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专利号: 2020104129036
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种用于检测细胞和生物大分子的瞬态THz光谱仪,其特征在于,包括飞秒激光放大器(1),所述飞秒激光放大器(1)输出的飞秒激光经过透反比为7:3的分束镜(2)后分成泵浦光和探测光两束光、所述泵浦光依次经过二分之一波片(3)、镀银反射镜(4)和透镜(5)后聚焦照射在非线性光电导天线(6)电极间隙处并射出太赫兹波,得到的所述太赫兹波依次经过透镜(7)、平板波导(8)、透镜(9)和ITO膜(14)后形成太赫兹波共线,太赫兹波共线与探测光形成波前倾斜的探测光共线垂直入射到ZnTe晶体(15)上并利用CCD相机(19)探测并记录;

所述平板波导(8)为无氧铜金属材质的喇叭口状结构;

所述平板波导(8)包括轴对称设置的平板上波导(20)和平板下波导(21),平板上波导(20)与平板下波导(21)的间隙d=50μm~400μm,平板下波导(21)间隙处装有赝表面等离激元芯片(23),平板上波导(20)、平板下波导(21)和在平板下波导间隙处装载的赝表面等离激元芯片(23)共同构成了喇叭形渐变结构(22)。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测细胞和生物大分子的瞬态THz光谱仪,其特征在于,经所述分束镜(2)得到的所述探测光依次经过闪耀光栅(10)、镀银反射镜(11)并反射到偏振片(12)上、再经过透镜(13)聚焦后穿过ITO膜(14)形成波前倾斜的探测光共线,所述闪耀光栅(10)的角度为偏离竖直方向66.44°。

3.根据权利要求1所述的一种用于检测细胞和生物大分子的瞬态THz光谱仪,其特征在于,所述ZnTe晶体(15)远离ITO膜(14)的一侧依次排列有四分之一波片(16)、偏振片(17)和透镜(18),经所述透镜(18)放大后的探测光可成像到CCD相机(19)上。

4.根据权利要求2所述的一种用于检测细胞和生物大分子的瞬态THz光谱仪,其特征在于,所述闪耀光栅(10)的刻线密度为1200lines/mm,闪耀波长为800nm。

5.根据权利要求1所述的一种用于检测细胞和生物大分子的瞬态THz光谱仪,其特征在于,所述平板波导(8)的整体长度l1=210mm~310mm,喇叭形渐变结构(22)的喇叭端口上边缘到平板波导(8)上边缘的距离l2=2mm~2.5mm,平行平板波导(8)的传播长度l3=10mm~

20mm,喇叭形渐变结构(22)的喇叭端口下边缘到平板波导(8)上边缘的距离l4=5mm~

10mm,波导喇叭口的圆滑变化趋势α=0.0125mm~0.02mm,喇叭口的两端点分别为(x1,y1)和(x2,y2),设定(x1,y1)=(0,0);则(x2,y2)=((l1‑l3)/2,l4)。

6.根据权利要求1所述的一种用于检测细胞和生物大分子的瞬态THz光谱仪,其特征在于,所述赝表面等离激元芯片(23)的光栅的开口宽度a=15μm~40μm,光栅周期p=30μm~

80μm,光栅的开口深度h=15μm~40μm。

7.根据权利要求1所述的一种用于检测细胞和生物大分子的瞬态THz光谱仪,其特征在于,所述飞秒激光放大器(1)为钛宝石再生放大器Spitfire Ace,其激光重复频率为1Hz~

1000Hz,平均功率为5W,脉宽为100fs。

8.根据权利要求1所述的一种用于检测细胞和生物大分子的瞬态THz光谱仪,其特征在于,所述喇叭形渐变结构(22)可以将自由空间中太赫兹波转化成平板波导(8)中传播的TEM模式,其耦合效率可达80.5%。