[發(fā)明專利]一種太赫茲時域光譜系統(tǒng)及操作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810383530.7
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108844913A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 徐德;丁宇潔;王燕茹;冉錚惠
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院計量測試中心
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01J3/433
• 代理公司: 北京盈天科地知識產權代理有限公司 11645
• 代理人: 任麗娜

本發(fā)明公開一種太赫茲時域光譜系統(tǒng)，包括飛秒激光器、斬波器、M1分束鏡、THz發(fā)射器、H1拋物面鏡、N1反射鏡、N2反射鏡、H2拋物面鏡、M2分束鏡、延遲模塊、Q1 THz探測器、THz分束鏡、H3拋物面鏡、Q2 THz探測器、鎖相放大器和計算機，延遲模塊與計算機之間、斬波器與鎖相放大器之間、Q1 THz探測器與鎖相放大器之間、Q2 THz探測器與鎖相放大器之間、鎖相放大器與計算機之間采用數(shù)據(jù)線連接，其余部分為光路部分，采用自由空間傳輸或光纖耦合傳輸。通過設計同步測量背景信號和樣品信號的光路，使得太赫茲背景信號能夠真實反映樣品測試過程中的背景波動情況，消除測量過程中背景信號波動對測量結果的影響。

技術領域

本發(fā)明屬于太赫茲技術領域，涉及太赫茲時域光譜測試技術，尤其是一種太赫茲時域光譜系統(tǒng)及操作方法，適用于太赫茲時域光譜的背景和樣品信號同步測量。

背景技術

太赫茲波是指頻率介于（0.1~10）THz之間的電磁波，介于遠紅外和毫米波之間。太赫茲波具有良好的介質穿透性、低電離能和相干性等優(yōu)異特性，因此在材料科學、信息科學、航空航天等重要領域具有廣闊的應用前景。

太赫茲時域光譜系統(tǒng)是利用太赫茲時域光譜技術測量樣品材料在太赫茲波段光譜特性的儀器。太赫茲時域光譜儀被廣泛應用在物質成分識別、爆炸物檢測、生物樣品測試以及氣體監(jiān)測等眾多領域。

在利用太赫茲時域光譜儀進行樣品測試時，通常需要先測量一個沒有加入樣品時的背景太赫茲信號；然后在樣品測量光路中放入待測樣品，測量待測樣品在太赫茲波段的太赫茲光譜信號，兩個信號相除便可以得到樣品在太赫茲波段的透射或反射光譜信息。由于背景信號隨時間變化，測量背景光和信號光時間上的先后順序導致樣品信號與背景信號相比時，不能真實反映樣品測試時的背景信號。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種太赫茲時域光譜系統(tǒng)及操作方法，設計同步測量背景信號和樣品信號的光路，能夠同時獲得樣品測量過程中的真實背景信號，消除背景信號波動帶來的影響，得到樣品真實的光譜透射比信號，進而提高太赫茲波段樣品測量的可靠性。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種太赫茲時域光譜系統(tǒng)，包括飛秒激光器、斬波器、M1分束鏡、THz發(fā)射器、H1拋物面鏡、N1反射鏡、N2反射鏡、H2拋物面鏡、M2分束鏡、延遲模塊、Q1 THz探測器、THz分束鏡、H3拋物面鏡、Q2 THz探測器、鎖相放大器和計算機，延遲模塊與計算機之間、斬波器與鎖相放大器之間、Q1 THz探測器與鎖相放大器之間、Q2 THz探測器與鎖相放大器之間、鎖相放大器與計算機之間采用數(shù)據(jù)線連接，其余部分為光路部分，采用自由空間傳輸或光纖耦合傳輸。

飛秒激光經M1分束鏡分為A1泵浦光和A2探測光，A2探測光穿過延遲模塊后經M2分束鏡一路傳遞給Q2 THz探測器，另一路經N1反射鏡和N2反射鏡傳遞給Q1探測器；A1泵浦光進入THz發(fā)射器后激發(fā)THz發(fā)射器產生太赫茲波，經H1拋物面鏡準直后再由THz分束鏡進行光路分束，一路為樣品測量光路經H3拋物面鏡進入Q2THz探測器，另一路為背景測量光路經H2拋物面鏡進入Q1 THz探測器。

斬波器用于對飛秒激光進行調制并給鎖相放大器提供參考信號，M1分束鏡用于將飛秒脈沖激光器發(fā)出的飛秒激光分成泵浦光和探測光，THz發(fā)射器用于產生太赫茲脈沖信號，H1拋物面鏡、H2拋物面鏡、H3拋物面鏡用于對太赫茲波進行準直和聚焦，N1反射鏡、N2反射鏡用于改變光傳播方向，M2分束鏡用于將探測光分成兩束，延遲模塊用于改變探測光延時對太赫茲脈沖信號進行掃描，Q1 THz探測器、Q2 THz探測器用于探測太赫茲脈沖信號，THz分束鏡用于將太赫茲光分成背景測量光和樣品測量光，鎖相放大器用于采集并放大太赫茲信號，計算機用于太赫茲時域光譜信號處理。