[發明專利]一種掃描太赫茲時域光譜的光學裝置、控制裝置和系統

在審

• 申請號: 201310331280.X
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN104345031A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 魯遠甫;呂建成;馮廣智;焦國華;劉文權;吳國俊;李小剛;白龍;姜永濤;羅阿郁
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明涉及太赫茲時域光譜領域，具體涉及一種掃描太赫茲時域光譜的光學裝置、控制裝置和系統。

背景技術

太赫茲波是指頻率在0.1THz至10THz遠紅外波段的相干電磁輻射，處于電磁波譜中電子學向光子學過渡的特殊位置，因而具有透視性、安全性和光譜分辨本領等獨特的性質，具有非常重要的學術價值和應用前景。隨著太赫茲技術的發展，太赫茲光譜及成像在生物學、醫學疾病診斷、材料科學、軍事以及化學基礎研究等許多領域展現出巨大的應用潛力，并迅速成為一個令人關注的前沿研究方向。太赫茲時域光譜技術是國際上近年來發展起來的太赫茲輻射的應用技術之一，是一種新興的光譜技術，是太赫茲光譜技術的核心研發領域。太赫茲時域光譜所具有的相干探測方法、高的時間分辨率和高靈敏度為人們展現了一個全新的光譜學研究視角，也給光譜學研究者提供了新的機遇。

太赫茲時域光譜技術的商業化成果是太赫茲時域光譜掃描系統，現有的一種太赫茲時域光譜掃描系統采用步進電機帶動的光學延遲裝置，步進電機每移動一個微小的距離（通常為微米級）具有一個停頓。在此停頓時間里，太赫茲探測器得到一個探測信號。然后，步進電機進行下一個等距離的移動，探測器再次探測信號，如此延續，將步進電機在所有移動位置上太赫茲探測器得到的探測信號按順序排列起來，就得到了太赫茲的時域光譜。

按照上述現有的太赫茲時域光譜掃描系統的掃描方法，要得到一個太赫茲時域波形通常需要幾分鐘的時間，無法實現樣品的及時檢測，這就大大制約了太赫茲時域光譜系統的應用。例如，使用太赫茲光譜作食品、藥品成分的安全檢測或是企業的原材料檢測，質檢部門每天要檢測大量的樣品，太赫茲光譜掃描速度慢就無法完成大批量的作業，無法滿足實際應用的需求。

發明內容

本發明實施例提供一種掃描太赫茲時域光譜的光學裝置、控制裝置和系統，以提高太赫茲光譜的掃描速度。

一種掃描太赫茲時域光譜的光學裝置，所述光學裝置包括：飛秒激光器、用于將所述飛秒激光器發出的激光束分成泵浦光和探測光的分束鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、太赫茲發射器、太赫茲探測器、第一太赫茲聚焦鏡、第二太赫茲聚焦鏡、第一直角棱鏡、慢速延遲線和用于將所述探測光反射出去的第一反射鏡，所述光學裝置還包括第二直角棱鏡和快速延遲線，所述第二直角棱鏡包括第一反射面和與所述第一反射面垂直的第二反射面；所述第二直角棱鏡，用于通過所述第一反射面將所述第一反射鏡反射到所述第一反射面的探測光反射至所述快速延遲線；所述快速延遲線，用于接收到音圈電機控制器的控制信號后，在高速往復運動的同時將所述第二直角棱鏡反射的探測光高速折返至所述第二反射面；所述第二直角棱鏡還用于通過所述第二反射面將所述快速延遲線折返至所述第二反射面的光束反射至所述第三反射鏡；所述第三反射鏡，用于將所述第二反射面反射的光束反射至所述太赫茲探測器，以使所述太赫茲探測器生成太赫茲信號。

一種掃描太赫茲時域光譜的控制裝置，所述控制裝置包括電腦主機、與所述電腦主機連接的慢速延遲電機控制器、發射器控制器和鎖相放大器，其特征在于，所述控制裝置還包括與所述電腦主機連接的音圈電機控制器和數據采集卡；所述音圈電機控制器，用于在收到所述電腦主機發送的指令后向快速延遲線發出控制信號以驅動所述快速延遲線中的音圈電機做高速往復運動；所述數據采集卡，用于高速采集太赫茲探測器生成并經所述鎖相放大器放大的太赫茲信號后傳輸至所述電腦主機。