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基于1um激光的光泵浦太赫兹探测系统
1.STFT（Swiss THz Flat Top Bullet Source）——瑞士太赫兹强场脉冲辐射源
该太赫兹辐射源在整个工作频段内，输出功率与峰值的偏差始终控制在 10 dB 以内，不会出现单频点尖峰凸起、两侧功率快速衰减的现象。其STFT平顶覆盖 1.0‑4.6 THz，带宽达 3.6 THz，对应 2.2 个倍频程，且全部能量集中于单个脉冲输出。
实测STFT平顶源频谱
A：直接时域采集得到的入射电场波形。B：同一脉冲分别在干燥空气与潮湿空气中测得的波形，已归一至同一峰值高度。C：平顶频段本身——即两处标记点之间的频带范围。D：全频段测量结果，包含探测器自身噪声基底。绿色曲线代表干燥光路；橙色曲线代表普通室内空气。水蒸气会吸收太赫兹波，因此光路通常需要吹扫干燥气体。
STFT强场太赫兹源频谱：1-4.6THz，10 dB 带宽，2.2 倍频程
峰值场强：>10MV/cm，1号测点实测
单脉冲能量：4µJ，泵浦能量≈0.7 mJ，转换效率 0.6‑0.9%
聚焦光斑尺寸：0.14mm，1号测点，最佳聚焦点
STFT 强场太赫兹源的重要意义。绝大多数太赫兹辐射源仅在单一频率处出现功率尖峰，随后向两侧衰减。因此测量信号仅在峰值频率处信噪比高，其余频段噪声显著。而平顶源在整个带宽范围内均可提供有效信号强度：只需单次扫描，便可获得均匀一致的数据质量，不存在优势频点。并且当电场强度高于10MV/cm时，脉冲不再只是探测样品，而是能够驱动样品产生响应。
2.四种配置
泵浦光和探测光均可选用太赫兹脉冲或激光。光学平台光路经过布局设计，无需重新搭建系统，即可实现全部四种组合配置。不同配置决定了所能研究的物理过程：激光可激发跨带隙电子，而太赫兹电场则作用于慢弛豫体系——载流子、声子、自旋与化学键。
| 探测：太赫兹 | 探测：光学(激光) | |
泵浦：光学(激光) | 光学泵浦-太赫兹探测 激光瞬态激发产生载流子;太赫兹脉冲读取随之产生的电导率。可获得光导率、载流子寿命、瞬态屏蔽效应。 详见第3页 | 光学泵浦-光学探测 利用光学平台上现有的两路激光光路，实现传统瞬态吸收测量，用以研究带隙以上的布居动力学。 |
| 泵浦：太赫兹 | 太赫兹泵浦-太赫兹探测 强脉冲对样品实施驱动，第二束太赫兹脉冲读取样品的响应信号。可研究太赫兹非线性响应、场致相变与饱和效应。 | 太赫兹泵浦-光学探测 太赫兹电场使样品发生畸变，激光探测由此产生的感应双折射。下方的电场测量即采用该技术路径。 如下所示 |
两个聚焦位置，可互换安装
无论采用哪种配置运行，光束都会汇聚于两个焦点之一。下方每一帧均为相机实拍图像：分别给出每个位置下的太赫兹光束图像、激光光束图像，以及二者的叠加图像。
位置1—紧聚焦，光斑最小，场强最高0.14 mm
位置2—样品位置，样品周边预留空间更大0.26 mm
3.光场测量方法
脉冲透过金刚石
强太赫兹脉冲短暂畸变金刚石晶体，由峰值幅值可直接测得光场强度，无需功率计。
该方法已通过另一套光源上完全独立的校准实验进行核验，二者结果偏差约在 8 % 以内。
日常运行条件下的峰值光场强度：> 10 MV/cm
保证最低场强：8 MV/cm
作为参照，10 MV/cm的场强与束缚电子的原子内场强处于同一量级；这便是该脉冲能够驱动材料，而非仅仅探测材料的原因。
4.观测电子的导通跃迁
半导体转为导电态
激光闪光释放样品内的电子；经过一段可控的时间延迟后，太赫兹脉冲抵达，此时样品几乎呈不透明状态。两次扫描，采用两种不同步长，所得结果一致。
扫描两束脉冲之间的延时，便可将横轴转化为时间时钟。随着电子出现，信号衰减超过 90%；信号陡沿的宽度小于1ps。该速度足以追踪切换过程本身，而不仅仅是其后续效应。
导通转变时产生的信号变化：> 90 %
时间分辨率：≈ 1 ps
最小延时步长：0.015 ps
5.穿透成像
一张太赫兹图像
一个 3 mm孔洞与一片金属刀片，直接由太赫兹相机成像。单次短曝光，无任何校正处理。
太赫兹光可穿透塑料、纸张、陶瓷与衣物，但遇到金属和水就会被阻隔。这一特性使其能够在无需拆开、不损伤样品的前提下，对密封包装、涂层以及复合材料开展内部检测。STFT的平顶窗函数在此处同样发挥作用：频段内所有频率分量均可输出有效信号，因此不会仅在某一优选频点处获得对比度，远离该频点时图像对比度也不会骤降。
相机：实时
物镜：f/0.7
图示特征尺寸：3 mm
6.直观可见
| 光源 | 数值 |
| STFT平顶窗频带 | 1.0-4.6THz |
| 平顶宽度 | 2.2倍频程 |
| 频谱曲线 | 3. 4THz |
| 可用频宽 | 可达12THz |
| 峰值电场 | >10MV/cm |
| 单脉冲能量 | 4μJ |
| 转换效率 | 0.6-0.9% |
| 台架试验 | 数值 |
| 泵浦脉冲能量 | ≈0.7mJ |
| 焦点尺寸，工位1/工位2 | 0.14 / 0.26 mm |
| 驱动激光 | 1030nm，镱 |
| 光束高度 | 135mm |
| 照射区域 | 120 X 90 cm |
| 探测 | 电场，而非功率 |
| 内置摄像头 | 太赫兹+激光 |
| 延迟范围 | 电动驱动，ps steps |
数值为本系统光路在空气中调试测得；光路吹扫可提升该数值。完整测量记录、测试方法与不确定度可按需索取。