[發明專利]一種測試太赫茲波在不同氣體環境下吸收響應的裝置

有效

• 申請號: 201510640531.1
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN105158199B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 彭滟;朱亦鳴;羅坤;周云燕;陳向前;苑肖嶸;馬瑞杰;莊松林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種太赫茲光譜領域，特別涉及一種測試太赫茲波在不同氣體環境下吸收響應的裝置。

背景技術

太赫茲波是指頻率在0.1-10 THz范圍（波長在0.03 到3 mm范圍）的電磁波（1 THz=10¹² Hz），在電磁波譜中位于微波與紅外輻射之間。太赫茲波特殊的電磁波譜位置使得它具有許多獨特的優點，例如光子能量低，在毫電子伏特量級，不會對生物組織產生有害的光致電離、很多物質在該波段都有很強的吸收和色散，可以用于鑒別不同物質等。

大氣中存在各種物質，對太赫茲輻射傳輸而言存在一定的非協作性，即存在吸收衰減。對流層大氣對太赫茲有非常明顯的連續和吸收作用，表現為衰減系數隨頻率緩慢上升的同時呈振蕩分布，存在多個吸收峰和透射窗口。由于目前太赫茲輻射源功率還無法做到足夠大，因此要實現對流層中太赫茲通信及雷達等應用，掌握不同濕度、溫度、壓強、組分條件下的太赫茲波段大氣窗口的位置和寬度，是發展利用該太赫茲波段的基礎條件。

當太赫茲波通過被測氣體時，氣體分子吸收太赫茲波的能量，不同氣體分子對太赫茲波有著不同的吸收光譜，且特征光譜的吸收強度與該氣體的濃度以及環境溫度等相關，利用氣體分子在太赫茲波段的特征吸收峰即可以知道該氣體條件下太赫茲波的吸收響應，對太赫茲通信以及遠程控制等有著重要應用。

發明內容

本發明是針對目前缺乏大氣中太赫茲波吸收響應數據的問題，提出了一種測試太赫茲波在不同氣體環境下吸收響應的裝置，采用了太赫茲產生和探測裝置、真空管道（可改變長度）、真空泵、制熱帶、制冷裝置、壓力計、氣體注入裝置，可以測得太赫茲在不同溫度、不同壓強氣體環境下的吸收響應特性。

本發明的技術方案為：一種測試太赫茲波在不同氣體環境下吸收響應的裝置，包括激光光源，分束片，第一反射鏡，延時模塊，第二反射鏡，第三反射鏡，太赫茲波發射系統，太赫茲入口窗片，太赫茲出口窗片，真空管道，多節真空管道，制熱帶，制冷裝置，第四反射鏡，ITO膜，太赫茲波譜探測系統；

從激光光源輸出的超短脈沖激光經由分束片分為兩束，透射光束經第一反射鏡反射后，通過延時模塊，再經過第二反射鏡、第三反射鏡和ITO膜后作為太赫茲波探測光進入太赫茲波譜探測系統；另一部分分束片反射光束進入太赫茲波發射系統，輻射出準直的太赫茲波通過太赫茲入口窗片進入充有氣體的真空管道中，太赫茲波和氣體分子相互作用后，通過太赫茲出口窗片出射后，通過第四反射鏡和ITO膜后進入太赫茲波譜探測系統；

真空管道外壁上有制熱帶和制冷裝置，用于控制真空管道內部的實時溫度；

真空管道的總長度通過插入多節真空管道進行調節。

所述測試太赫茲波在不同氣體環境下吸收響應的裝置，還包括壓強監測裝置，第一閥門，真空泵，第二閥門，真空泵與真空管道之間有第一閥門，在真空管道與氣體注入裝置之間有第二閥門，壓強檢測裝置接在第一閥門和第二閥門之間的管道上，用于檢測真空管道內的壓強。

所述ITO膜可由高阻硅片代替。

所述太赫茲波發射系統依次包括聚焦透鏡、倍頻晶體BBO和特氟龍透鏡，反射激光聚焦透鏡和倍頻晶體BBO形成空氣等離子體，輻射出的錐形太赫茲波通過特氟龍透鏡后變成準直的太赫茲波。

所述真空管道內氣體是任意一種高純度氣體，或者是高純度氣體的混合氣體。

本發明的有益效果在于：本發明測試太赫茲波在不同氣體環境下吸收響應的裝置，分辨率高，裝置簡單，容易操作，應用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發明測試太赫茲波在不同氣體環境下吸收響應的裝置示意圖；

圖2為本發明真空管道內插入多節小的真空管道裝置示意圖；

圖3為本發明太赫茲波發射系統的裝置示意圖；

圖4為本發明太赫茲波譜探測系統的裝置示意圖。

圖5為本發明測試太赫茲波在不同氣體環境下吸收響應的裝置中ITO換為高阻硅片示意圖。

具體實施方式