PROMETHEUS-THz
强场太赫兹光谱系统

峰值电场 > 10 MV/cm,保底 8 MV/cm,可直接驱动材料而非仅仅探测

1.0 – 4.6 THz 平顶谱,10 dB 带内 2.2 倍频程,全带宽信号强度均匀

单脉冲能量 4 µJ,泵浦–太赫兹转换效率 0.6 – 0.9 %

两个焦点站 0.14 / 0.26 mm,紧聚焦与样品操作空间兼顾

四种泵浦–探测组合,无需重新搭建光路即可切换

电光取样直接测电场,金刚石克尔法标定,与独立标定互校 8 % 以内

基于镱镭 HELIOS-HE + HYPERION-G-HE,29.2 fs 少周期驱动

出厂整机集成、对准与验收测试,到场即可开展实验

PROMETHEUS-THz 强场太赫兹光谱系统把飞秒镱激光器、少周期非线性脉宽压缩器与强场太赫兹时域光谱仪整合为一台出厂预对准的平台。它面向需要做场驱动、非线性与高动态范围太赫兹光谱的课题组——这类实验此前往往要研究者自己搭建并长期维护整条光路,系统把这部分工作前移到了工厂。
这套源真正的区别在于光谱形状。多数太赫兹源在某一个频率上出现尖峰、两侧迅速衰减,于是同一次测量在峰值处信号很强、在其余频段却淹没在噪声里。PROMETHEUS-THz 的输出在 1.0 至 4.6 THz 整个区间内都保持在峰值的 10 dB 以内——带宽 3.6 THz、跨越 2.2 个倍频程——并且以单个脉冲的形式到达样品。一次扫描即可在全带宽上获得质量均匀的数据,不存在被偏爱的频率。
驱动端由镱镭 HELIOS-HE 飞秒激光器提供最高 2 mJ、10 至 100 kHz 的泵浦,经 HYPERION-G-HE 气体多通池压缩至典型 29.2 fs,压缩效率优于 90 %,输出为圆形单瓣光斑而非 OPA 驱动源常见的蝶形分布。干净的圆光斑才能聚焦成紧凑对称的焦斑,这正是把泵浦能量转化为峰值太赫兹场强的前提。当峰值电场超过 10 MV/cm,其量级已可与束缚电子于原子的内场相比——脉冲不再只是观察样品,而是在驱动它。

参数
指标
太赫兹输出
平顶带宽
1.0 – 4.6 THz(10 dB 带内,带宽 3.6 THz,2.2 倍频程)
峰值电场强度
日常运行 > 10 MV/cm;保底值 8 MV/cm
光谱最强点
3.4 THz
可用频谱延伸
至 12 THz
单脉冲能量
4 µJ
泵浦–太赫兹转换效率
0.6 – 0.9 %(泵浦脉冲能量约 0.7 mJ)
太赫兹重复频率
每个泵浦脉冲产生一个太赫兹脉冲,随驱动激光 10 – 100 kHz
探测方式
电光取样,测量电场而非功率
电场标定
金刚石克尔旋转法;与另一光源上的独立标定互校,偏差约 8 %
聚焦与光路
焦点站 1
光斑 0.14 mm —— 紧聚焦,光斑最小,场强最高
焦点站 2
光斑 0.26 mm —— 样品站,样品周围操作空间更大
泵浦–探测组合
四种:光学 / 太赫兹泵浦 × 光学 / 太赫兹探测,切换无需重搭光路
内置相机
太赫兹 + 激光,两个焦点站均配
延迟线
电动,皮秒级步进;最小步长 0.015 ps
时间分辨率
约 1 ps
光束高度
135 mm
光路形式
离轴抛物面镜中继,置于干燥吹扫机箱内
占地面积
120 × 90 cm
驱动激光 · HELIOS-HE
型号
HELIOS-10W-HE / 20W-HE 飞秒镱激光器
最大平均功率
10 W / 20 W
最大单脉冲能量
1 mJ / 2 mJ
中心波长
1036 ± 5 nm
脉冲宽度 < 250 fs(典型 193.5 fs)
重复频率 10 – 100 kHz
脉宽可调范围 250 fs – 10 ps
光束质量 M² < 1.2(典型 1.10)
光束直径 5 ± 1 mm(10 W)/ 6.2 ± 0.6 mm(20 W)
偏振 线偏振,垂直
功率稳定性 24 h < 0.5 % RMS
脉宽压缩器 · HYPERION-G-HE
入射脉冲脉宽 150 fs – 1 ps
入射脉冲能量 400 – 2000 µJ
最大兼容功率 80 W
典型压缩倍数 5 – 10
压缩器效率 > 90 %
典型输出脉宽 < 35 fs(典型 29.2 fs)
级联选项 可加空芯光纤级,进一步压缩至少周期
尺寸 958 × 416 × 222 mm(L × W × H)
重量 85 kg
成像与集成
太赫兹成像 实时太赫兹相机 + f/0.7 成像物镜
已验证特征尺寸 3 mm(单次短曝光,未作任何后处理)
光电导演示 开关过程信号变化 > 90 %,边沿宽度亚皮秒
锁相探测 锁相放大器 + 光学斩波器
冷却 水冷(激光器与压缩器)
质保 验收后 24 个月
安装 出厂集成与 FAT,现场调试与 SAT
 
备注:
表中数值为本系统调试阶段在开放光路条件下的实测值;光路吹扫后指标会更高。完整测量记录、测试方法与不确定度可应要求提供。
可根据客户的波段、脉宽、重复频率与样品腔需求进行定制。如需更详细的信息,请联系我们的技术支持团队。
(表中数据只作参考,数据变更恕不另行通知)
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