[發(fā)明專利]太赫茲源波長測量儀校準(zhǔn)裝置及方法

在審

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• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109506789A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 解琪;李宏光;汪建剛;董再天;陳娟;趙俊成;王樂;劉瑞星
• 申請（專利權(quán)）人: 西安應(yīng)用光學(xué)研究所
• 主分類號: G01J9/04
• 分類號: G01J9/04
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明出太赫茲源波長測量儀校準(zhǔn)裝置及方法，針對傅立葉變換型太赫茲源波長測量儀和除傅立葉變換型太赫茲源波長測量儀之外的其它類型的波長測量儀，采用相應(yīng)的校準(zhǔn)裝置及方法進(jìn)行校準(zhǔn)，實現(xiàn)不同測量原理太赫茲源波長測量儀的校準(zhǔn)。對應(yīng)除傅立葉變換型太赫茲源波長測量儀之外其它類型的太赫茲源波長測量儀，采用太赫茲標(biāo)準(zhǔn)頻率源法對其進(jìn)行校準(zhǔn)；對應(yīng)傅立葉變換型類型的太赫茲源波長測量儀，采用太赫茲特征波長標(biāo)準(zhǔn)器法對其進(jìn)行校準(zhǔn)；該校準(zhǔn)方法解決了(0.1～5)THz波段范圍內(nèi)太赫茲源波長測量儀的校準(zhǔn)難題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)計量技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及太赫茲計量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太赫茲源波長測量儀校準(zhǔn)裝置及方法。

背景技術(shù)

太赫茲波段位于紅外和微波之間，太赫茲技術(shù)是國際上重點(diǎn)研究的交叉性前沿技術(shù)，廣泛應(yīng)用于通訊、反恐、醫(yī)學(xué)、安檢和天文觀測等領(lǐng)域。其中太赫茲源是太赫茲技術(shù)研究的一個基礎(chǔ)和前提，而太赫茲源波長是制約系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。太赫茲源波長測量儀是測量太赫茲源波長或頻率參數(shù)的儀器，其準(zhǔn)確程度直接影響太赫茲源的性能，因此，迫切需要對太赫茲源波長測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)，提高太赫茲源波長測量的準(zhǔn)確度。

目前，用來測量太赫茲源波長的波長測量儀按照測量原理主要可分為：法布里-玻羅干涉式、斐索干涉式、傅立葉變換干涉式、外差混頻式、光柵分光式等，這些波長測量儀采用不同的原理實現(xiàn)太赫茲源波長的測量，但是，缺乏太赫茲源波長測量儀的校準(zhǔn)方法，導(dǎo)致測量準(zhǔn)確度無法評估。因此，本發(fā)明針對不同原理類型的太赫茲源波長測量儀，提出了對應(yīng)的太赫茲源波長測量儀校準(zhǔn)方法，實現(xiàn)多種太赫茲源波長測量儀的校準(zhǔn)。

英國NPL針對太赫茲時域光譜儀的光譜和頻率，研制了光譜校準(zhǔn)器。其中，光譜校準(zhǔn)器分為兩種，包括硅晶片標(biāo)準(zhǔn)具和一氧化碳?xì)怏w室。硅晶片標(biāo)準(zhǔn)具由兩面可調(diào)節(jié)的高電阻率硅晶片組成，校準(zhǔn)光譜范圍為：(0.1～4)THz，最大光譜分辨率：1GHz。校準(zhǔn)時把硅晶片標(biāo)準(zhǔn)具放置在時域光譜儀光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)位置，時域光譜儀內(nèi)部太赫茲光源經(jīng)過硅晶片標(biāo)準(zhǔn)具反射或透射后，形成波長不同的光譜帶。一氧化碳?xì)怏w室采用聚四氟乙烯窗口，內(nèi)部充滿了一氧化碳?xì)怏w，利用一氧化碳?xì)怏w的太赫茲吸收線，對太赫茲時域光譜儀的光譜進(jìn)行計量，其特點(diǎn)是：在(0.5～2.5)THz范圍內(nèi)具有均勻的峰值曲線，光譜分辨率小于1GHz；相對峰值光譜強(qiáng)度可變。但是太赫茲時域光譜儀是用于測量材料的特征波長參數(shù)的儀器，不能用于測量太赫茲源的波長。

目前尚未看到有針對不同測量原理太赫茲源波長測量儀校準(zhǔn)方法的公開報道。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明出太赫茲源波長測量儀校準(zhǔn)裝置及方法，針對傅立葉變換型太赫茲源波長測量儀和除傅立葉變換型太赫茲源波長測量儀之外的其它類型的波長測量儀，采用相應(yīng)的校準(zhǔn)裝置及方法進(jìn)行校準(zhǔn)，實現(xiàn)不同測量原理太赫茲源波長測量儀的校準(zhǔn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種太赫茲源波長測量儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于：針對非傅立葉變換型太赫茲源波長測量儀，采用太赫茲標(biāo)準(zhǔn)頻率源、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)和計算機(jī)進(jìn)行波長參數(shù)校準(zhǔn)；所述準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)將接收到的太赫茲輻射先準(zhǔn)直后聚焦至被校太赫茲源波長測量儀，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)中心和被校太赫茲源波長測量儀中心位于同一光軸上，太赫茲標(biāo)準(zhǔn)頻率源位于準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)處；準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)采用太赫茲透鏡組或太赫茲拋物面鏡組；計算機(jī)完成測量結(jié)果數(shù)據(jù)采集、處理和顯示。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種太赫茲源波長測量儀校準(zhǔn)裝置，其特征在于：所述太赫茲標(biāo)準(zhǔn)頻率源波長標(biāo)準(zhǔn)值λ_s已知，覆蓋的波長范圍為60μm～3000μm，具備單波長輸出功能。

利用上述校準(zhǔn)裝置對太赫茲源波長測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，其特征在于：對非傅立葉變換型太赫茲源波長測量儀進(jìn)行波長參數(shù)校準(zhǔn)，包括以下步驟：

步驟1：將太赫茲標(biāo)準(zhǔn)頻率源放置于光路中，位于準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)處，并與準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)和被校太赫茲源波長測量儀位于同一光軸上；