[實用新型]太赫茲光譜分析系統及設備

有效

• 申請號: 201721035882.0
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN207198034U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 鄭小平;蘇云鵬;鄧曉嬌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司11606
• 代理人: 孫巖

技術領域

本實用新型涉及太赫茲領域，特別是涉及一種太赫茲光譜分析系統及設備。

背景技術

目前在太赫茲(THz)光譜探測領域應用最廣的就是太赫茲時域光譜系統(THz TDS)，該技術是20世紀80年代由AT&T,Bell實驗室和IBM公司的T.J.Waston中心研究發展起來的。而該系統進行的物質檢測絕大部分采用的是透射成譜模式，對檢測目標的位置，形貌和透過率均有一定要求(一般樣品需進行預處理)，2003年，Matthew B.C.等人基于THz TDS系統最早開展了對C4、太安和塑膠炸彈的光譜測試研究。

傳統的太赫茲時域信號分析都是建立在傅里葉變換的基礎上的。傅里葉變換是一種全局的變換，把信號從整個時域變換到頻域，用信號所包含的全部頻率成分來描述信號在頻域內的變化，不能夠反映出局部信號頻率的瞬時變化，而這種性質恰恰是非線性、非平穩信號最根本最關鍵的性質。在樣品識別過程中，簡單利用傅里葉變換來分析太赫茲時域信號，可能會造成重要的信息丟失，而且在時間和頻率上分辨率低，不能準確識別待測樣品。

實用新型內容

基于此，有必要提供一種能夠有效識別待測樣品的太赫茲光譜的分析系統及設備。

一種太赫茲光譜分析系統，其中，該系統包括：

太赫茲光譜儀，用于產生太赫茲參考信號與樣品信號；

信號采集單元，用于采集參考信號與樣品信號；

信號分解單元，用于將所述參考信號與樣品信號分解為多個本征模態函數分量；

本征模態函數分量選擇單元，用于將多個本征模態函數分量與預設頻率范 圍進行匹配，匹配出所在預設頻率范圍內的本征模態函數分量；

吸收譜計算單元，用于對所述選擇的本征模態函數分量進行傅里葉變換，利用預設公式得到所述樣品信號的吸收譜；

樣品檢測單元，用于探測所述吸收譜中的吸收峰，將所述吸收峰與樣品數據庫對比，得出樣品的種類與含量。

在其中一個實施例中，所述信號分解單元包括：

包絡線擬合單元，用于將原始信號的極大值點與極小值點用三次樣條函數分別擬合成所述原始信號的包絡線；

均值計算單元，用于計算所述包絡線的均值；

信號處理單元，用于將所述原始信號減去所述包絡線的均值得到新的信號；

本征模態函數獲取單元，用于將所述新信號作為原始信號，重復計算所述包絡線的均值，直至得到的新信號滿足所述兩個預設條件，得到第一本征模態函數分量；并將原始信號與第一本征模態函數分量差值作為原始信號，得到所有的本征模態函數分量。

一種太赫茲光譜分析設備，其中，包括：

飛秒激光器，用于產生飛秒激光；

分束器，用于將飛秒激光進行分束，形成泵浦光及探針光；

斬波器，用于對泵浦光進行濾波，經過濾波后的泵浦光入射到太赫茲發生裝置；

太赫茲發生裝置，用于輸出太赫茲輻射脈沖，所述太赫茲輻射脈沖穿過待測樣品；

探測器，用于接收太赫茲輻射脈沖以及探針光，對探針光及太赫茲輻射脈沖進行相干檢測。

在其中一個實施例中，進一步包括透鏡，設置于斬波器出射的泵浦光的光路上，用于將泵浦光匯聚到太赫茲發生裝置。

在其中一個實施例中，進一步包括第一離軸拋物面鏡，設置于從太赫茲發生裝置輸出的太赫茲脈沖的光路上，用于對太赫茲脈沖進行擴束。

在其中一個實施例中，還包括反射鏡組件，用于對從第一離軸拋物面鏡輸 出的太赫茲脈沖進行反射后，穿過到樣品，并入射到探測器中。

在其中一個實施例中，所述反射鏡組件包括四個反射鏡相對于樣品對稱分布，所述四個反射鏡兩兩對稱設置于樣品兩側。

在其中一個實施例中，進一步包括第二離軸拋物面鏡設置于從反射鏡組件出射的太赫茲脈沖的光路上，用于將太赫茲脈沖匯聚后，入射到探測器中。

在其中一個實施例中，進一步包括延遲線單元，設置在探針光的光路上，用于對探針光的光路進行補償后，入射到探測器中。

在其中一個實施例中，還包括匯聚透鏡設置于從延遲線單元輸出的探針光的光路上，用于將探針光匯聚至探測器中。

上述太赫茲光譜的分析方法及設備，基于經驗模態分解，將所述參考信號與樣品信號分解為多個本征模態函數分量，能夠充分的利用所監測到的信息，在時間和頻率上，具有更高的分辨率，從而能夠更加準確的識別待測樣品。

附圖說明

圖1為太赫茲光譜分析設備的結構示意圖；

圖2為太赫茲光譜的分析方法的流程圖；