[實(shí)用新型]太赫茲波線寬測(cè)量的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420784911.3
• 申請(qǐng)日: 2014-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN204255507U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐德剛;李佳起;王與燁;李忠孝;閆超;劉鵬翔;石嘉;嚴(yán)德賢;徐文韜;姚建銓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J9/02
• 分類號(hào): G01J9/02;G01J3/45
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于太赫茲波檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域；具體講，涉及太赫茲波線寬測(cè)量的裝置。

技術(shù)背景

近年來很多不同類型的太赫茲輻射源都得到了很大的發(fā)展，并且被廣泛應(yīng)用于成像、光譜分析等領(lǐng)域中。在太赫茲光譜分析領(lǐng)域，太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)由于通常只能實(shí)現(xiàn)數(shù)十GHz的光譜分辨能力，在部分應(yīng)用中已經(jīng)不能滿足實(shí)際的需求。在這樣的背景下，人們提出了利用頻率可調(diào)諧的窄線寬單頻太赫茲源進(jìn)行光譜檢測(cè)。目前已經(jīng)涌現(xiàn)出一些窄線寬的單頻太赫茲輻射源，例如基于非線性差頻或參量振蕩技術(shù)的太赫茲輻射源等等。窄線寬太赫茲源的輸出線寬能夠達(dá)到百M(fèi)Hz，接近傅里葉變換極限。利用這種太赫茲源組建太赫茲光譜分析系統(tǒng)，光譜檢測(cè)的精度能夠達(dá)到MHz量級(jí)。隨著太赫茲輻射源的發(fā)展，太赫茲輻射源的性能不斷提升，實(shí)現(xiàn)對(duì)其包括輸出線寬在內(nèi)的各項(xiàng)關(guān)鍵性能參數(shù)的測(cè)量展現(xiàn)出了不斷凸顯的重要性。為了實(shí)現(xiàn)太赫茲源輻射線寬的準(zhǔn)確測(cè)量，尋找到一種測(cè)量精度高、使用方便的太赫茲波線寬測(cè)量方法成為了人們追求的目標(biāo)。

在傳統(tǒng)的激光領(lǐng)域，使用法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具測(cè)量激光的線寬是目前使用最為廣泛的一種技術(shù)。通過面陣相機(jī)觀察激光經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)具之后的干涉圓環(huán)的精細(xì)結(jié)構(gòu)，能夠快速準(zhǔn)確地得到待測(cè)激光的線寬大小。在太赫茲領(lǐng)域，面陣相機(jī)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于激光領(lǐng)域中面陣相機(jī)的成本，因而這種測(cè)量方法不適用于在太赫茲領(lǐng)域進(jìn)行直接推廣。作為傳統(tǒng)法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的一種改進(jìn)形式，干涉腔長(zhǎng)可變的掃描法布里-珀羅干涉儀可以替代厚度固定的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具，在不使用面陣相機(jī)的前提下實(shí)現(xiàn)譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察。改進(jìn)的掃描法布里-珀羅干涉儀需要兩臺(tái)額外的設(shè)備以實(shí)現(xiàn)干涉精細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察，分別為一個(gè)高精度的位移平臺(tái)和一臺(tái)太赫茲功率探測(cè)裝置。隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展，太赫茲波功率探測(cè)裝置已經(jīng)涌現(xiàn)出了很多不同種類的產(chǎn)品，在室溫條件下實(shí)現(xiàn)太赫茲波功率高精度探測(cè)的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。另外，由于太赫茲波長(zhǎng)較長(zhǎng)，接近毫米量級(jí)，用于太赫茲波段的掃描法布里-珀羅干涉儀對(duì)位移平臺(tái)的移動(dòng)精度的要求相應(yīng)較低。因此，在太赫茲波段實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于線寬測(cè)量的掃描法布里-珀羅干涉儀已經(jīng)具備了比較成熟的條件。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在太赫茲波段實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于線寬測(cè)量的掃描法布里-珀羅干涉儀，為此，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是，太赫茲波線寬測(cè)量的裝置，包括如下結(jié)構(gòu)：

入射太赫茲波經(jīng)第1表面鍍金離軸拋物面鏡之后平行出射至法布里-珀羅干涉儀腔鏡；

由高阻硅材料制成的位置固定法布里-珀羅干涉儀腔鏡a，兩個(gè)表面拋光，兩個(gè)拋光表面具有1度左右的楔角，靠近腔鏡b的表面與入射太赫茲波垂直；

法布里-珀羅干涉儀腔鏡b材料及外形尺寸與腔鏡a完全相同，靠近腔鏡a的表面與入射太赫茲波垂直，腔鏡b安裝于移動(dòng)平臺(tái)上；

步進(jìn)移動(dòng)平臺(tái)沿太赫茲波傳播方向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)；

來自腔鏡b的平行入射的太赫茲波經(jīng)第2表面鍍金離軸拋物面鏡進(jìn)行會(huì)聚；

第2表面鍍金離軸拋物面鏡的焦點(diǎn)位置設(shè)置有斬波器，第2表面鍍金離軸拋物面鏡輸出得太赫茲波經(jīng)斬波器、熱釋電探測(cè)器、AD轉(zhuǎn)換器輸出測(cè)量結(jié)果。

與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)與效果：

本實(shí)用新型提出了一種低成本、小型化、便攜式的太赫茲線寬測(cè)量計(jì)，并且具有較快的測(cè)量速度以及較高的測(cè)量精度以及可靠性，可以廣泛應(yīng)用于從事太赫茲相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室中。基于法布里-珀羅干涉儀的太赫茲線寬測(cè)量計(jì)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，可以作為小型化、便攜式的儀器使用。2.制造成本較低。3.操作方便，測(cè)量快速。4.測(cè)量精度較高。

附圖說明

圖1線寬測(cè)量原理示意圖。

圖2本實(shí)用新型專利結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.表面鍍金離軸拋物面鏡；2.法布里-珀羅干涉儀腔鏡a(位置固定)；3.法布里-珀羅干涉儀腔鏡b(動(dòng)鏡)4.步進(jìn)移動(dòng)平臺(tái)；5.表面鍍金離軸拋物面鏡；6斬波器；7.熱釋電探測(cè)器；8.數(shù)據(jù)采集卡；9.計(jì)算機(jī)。

圖3線寬測(cè)量系統(tǒng)工作流程簡(jiǎn)圖。

圖4兩個(gè)表面具有1度左右的楔角腔鏡示意圖。

具體實(shí)施方式

提出了一種基于掃描法布里-珀羅干涉儀的太赫茲線寬測(cè)量裝置的實(shí)現(xiàn)方案，這種裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低且能夠在室溫條件下工作，適用于太赫茲科研領(lǐng)域以及太赫茲技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。

本實(shí)用新型的目的在于提供一種單色太赫茲波線寬測(cè)量的方案：

根據(jù)多光束干涉的愛里公式，在不考慮吸收的條件下，法布里-珀羅(FP)干涉儀的透對(duì)波長(zhǎng)λ的功率透過率為