[實用新型]高能量太赫茲光譜儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721673040.8
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN207798671U
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設計）人: 吳曉君;柴姝素;方兆吉;夏晨懿
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01J3/02;G01J3/18
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本實用新型提供了一種高能量太赫茲光譜儀，包括：太赫茲波產(chǎn)生裝置、第一會聚裝置、太赫茲帶通濾波片和太赫茲能量探測器；所述太赫茲波產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生預設能量級的太赫茲波，所述太赫茲帶通濾波片、第一會聚裝置和太赫茲能量探測器均設置在所述太赫茲波的傳輸路徑上，所述太赫茲波經(jīng)所述第一會聚裝置會聚至太赫茲能量探測器；所述太赫茲帶通濾波片設置在所述太赫茲波產(chǎn)生裝置與所述第一會聚裝置之間或者設置在所述第一會聚裝置與所述太赫茲能量探測器之間，所述太赫茲帶通濾波片用于獲取預設波段的太赫茲波。可以實現(xiàn)對待測樣品高速的光譜檢測，而且結構簡單，易于實現(xiàn)，可廣泛應用于光譜檢測領域。

技術領域

本實用新型涉及光學技術領域，更具體地，涉及高能量太赫茲光譜儀。

背景技術

太赫茲電磁輻射位于電磁波譜上微波與紅外光之間的一個特殊頻段。該頻段太赫茲輻射的一個典型應用價值在于它的光譜。因為許多材料的振動和轉動能級，以及分子間的氫鍵等弱相互作用的能級均在該頻段，因此，太赫茲光譜能夠給出材料的“指紋光譜”，可用于物質的鑒別。

現(xiàn)有的太赫茲光譜系統(tǒng)主要分為太赫茲時域光譜系統(tǒng)和太赫茲頻域光譜系統(tǒng)。太赫茲時域光譜系統(tǒng)主要是基于飛秒激光器作用在非線性晶體或光電導天線產(chǎn)生太赫茲脈沖，利用非線性晶體的線性電光效應或光電導天線的超快光電流對產(chǎn)生的太赫茲脈沖進行探測。基于電光取樣的太赫茲時域光譜系統(tǒng)一般需要采用機械的步進電機來實現(xiàn)掃描，從而獲得經(jīng)待測樣品后太赫茲脈沖的頻譜信息和相位信息。步進電機的掃描速度受限于步進電機的運行速度，獲得一個太赫茲脈沖處待測樣品的光譜一般需要在秒量級的時間范圍，掃描速度低，獲得待測樣品的光譜時間長，無法很好的應用于實際的檢測。同時，由飛秒激光器發(fā)出的光束，通過分束鏡分為兩束，一束是用于產(chǎn)生太赫茲輻射的激發(fā)光，一束是用于探測太赫茲輻射的探測光。檢測光通過光學延遲線與太赫茲脈沖同時聚焦在探測晶體或探測天線上，只有當探測光和太赫茲脈沖時間同步和空間重合的時候，才能在探測晶體或探測天線上檢測到太赫茲脈沖，這將給太赫茲脈沖的檢測增加了難度。

太赫茲頻譜光譜系統(tǒng)主要是基于兩個連續(xù)波的激光器通過拍頻在天線里產(chǎn)生某一波長處的太赫茲脈沖，基于邁克爾遜干涉儀的干涉原理，實現(xiàn)相干檢測，再基于激光器溫度變化來實現(xiàn)變頻，從而獲得待測樣品的光譜特征。這樣的太赫茲頻譜光譜系統(tǒng)測量所得到待測樣品的光譜信息也在秒量級到分鐘量級的時間范圍之內，掃描速度低，獲得待測樣品的光譜時間長，無法很好的應用于實際的檢測。

基于異步掃描的太赫茲光譜系統(tǒng)，采用從飛秒激光器發(fā)出的兩個具有一定重復頻率差的脈沖序列，一個脈沖序列用于激發(fā)太赫茲脈沖的激發(fā)光，另一個脈沖序列用于探測太赫茲輻射的探測光，從某一時刻重合開始，后續(xù)兩個脈沖序列中的每個脈沖都有相對時間位移，并不斷增大。經(jīng)過若干個脈沖后，兩個脈沖再次重合。相當于探測光掃描整個太赫茲脈沖間隔。但這樣的系統(tǒng)需要將兩個飛秒激光器進行電路鎖定，對技術的成熟度和技術要求都非常之高，難于實現(xiàn)，且造價昂貴，體積龐大，難于達到應用的程度。同時，異步掃描鎖定且太赫茲脈沖的寬度一般在1ps左右，這對激光器自身的抖動提出了更高的要求。

目前的太赫茲頻域光譜系統(tǒng)，會受到太赫茲輻射源能量較低的限制，由于太赫茲輻射源發(fā)射的能量較低，太赫茲頻譜系統(tǒng)多是基于相干檢測的方式，才能獲得待測樣品的光譜信息。同時，由于太赫茲脈沖能量小，需要太赫茲脈沖的空間傳輸和對準精度高，這將給太赫茲光譜系統(tǒng)的應用增加難度。

實用新型內容

為克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本實用新型提供了一種太赫茲光譜儀。

本實用新型提供了一種太赫茲光譜儀，包括：太赫茲波產(chǎn)生裝置、第一會聚裝置、太赫茲帶通濾波片和太赫茲能量探測器；

所述太赫茲波產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生預設能量級的太赫茲波，所述太赫茲帶通濾波片、所述第一會聚裝置和所述太赫茲能量探測器均設置在所述太赫茲波的傳輸路徑上，所述太赫茲波經(jīng)所述第一會聚裝置會聚至所述太赫茲能量探測器；