[發明專利]一種太赫茲波譜系統噪聲模擬方法及系統

有效

• 申請號: 202110511033.2
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113252170B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 吳靜睿;郭旭光;朱亦鳴
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明涉及一種太赫茲波譜系統噪聲模擬方法及系統，屬于太赫茲技術領域。因為該方法包括如下步驟：步驟S1，建立模擬方法，模擬方法包括如下公式：；步驟S2，令p＝0，q＝0，r＝0，得理想時域模擬譜圖；步驟S3，令q＝0，r＝0，p分別為從預定頻率范圍內選擇的隨機多個數值，得第一誤差時域模擬譜圖；步驟S4，令p＝0，r＝0，q分別為從預定時間范圍內選擇的隨機多個數值，得第二誤差時域模擬譜圖；步驟S5，令p＝0，q＝0，r分別為從預定幅度范圍內選擇的隨機多個數值，得第三誤差時域模擬譜圖；步驟S6，將理想時域模擬譜圖與上述三種誤差時域模擬譜圖進行對比，得到重復頻率誤差、采樣時間誤差及相對幅度誤差對太赫茲時域模擬譜圖的影響。

技術領域

本發明涉及太赫茲技術領域，具體涉及一種太赫茲波譜系統噪聲模擬方法及系統。

背景技術

太赫茲(THz)波是位于微波和遠紅外線之間的電磁波。近年來，隨著超快激光技術的發展，太赫茲脈沖的產生有了穩定、可靠的激發光源，使得人們能夠研究太赫茲波及其與物質相互作用的特性。太赫茲在生物醫學、安全監測、無損傷探測、天文學、光譜與成像技術以及信息科學等領域有著廣泛的應用。太赫茲時域光譜系統(THz-TDS)和雙光梳波譜系統(THz-DCS)是兩種不同的光譜分析技術。

傳統的THz-TDS系統利用機械延遲線使泵浦光路和探測光路之間產生光程差，從而對太赫茲脈沖進行時域測量，并通過對時域脈沖信號的傅里葉變換得到其頻譜圖。

然而在使用THz-TDS與THz-DCS進行信號采集時經常出現噪聲影響信號品質的情況，一直以來研究人員主要針對THz-TDS中信號延遲階段的定位誤差(延遲線的誤差)對太赫茲時域波譜的信噪比、動態范圍和帶寬的影響，但未有系統地針對THz-DCS中噪聲對信號品質影響的分析以及具體方法。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種太赫茲波譜系統噪聲模擬方法及系統。

本發明提供了一種太赫茲波譜系統噪聲模擬方法，具有這樣的特征，包括如下步驟：步驟S1，建立模擬方法，模擬方法包括如下公式：

其中，m為光譜的梳齒數，M為諧波階數的最大值，f_rep為重復頻率，p為重復頻率誤差，t為采樣時間，q為采樣時間誤差，A_m為相對幅度，f_peak為太赫茲波譜峰值頻率，σ為峰的半寬度，n為洛倫茲吸收峰的個數，Γ_i為半高寬，f_i為吸收峰的位置，r為相對幅度誤差；步驟S2，令步驟S1中的p＝0，q＝0，r＝0，得到理想太赫茲時域模擬譜圖；步驟S3，令步驟S1中的q＝0，r＝0，p分別為按照蒙特卡羅模擬方法從預定頻率范圍內選擇的隨機多個數值，得到隨機多個數值分別對應的多個時域模擬譜圖，將多個時域模擬譜圖取平均值后，得到第一誤差太赫茲時域模擬譜圖；步驟S4，令步驟S1中的p＝0，r＝0，q分別為按照蒙特卡羅模擬方法從預定時間范圍內選擇的隨機多個數值，得到隨機多個數值分別對應的多個時域模擬譜圖，將多個時域模擬譜圖取平均值后，得到第二誤差太赫茲時域模擬譜圖；步驟S5，令步驟S1中的p＝0，q＝0，r分別為按照蒙特卡羅模擬方法從預定幅度范圍內選擇的隨機多個數值，得到隨機多個數值分別對應的多個時域模擬譜圖，將多個時域模擬譜圖取平均值后，得到第三誤差太赫茲時域模擬譜圖；以及步驟S6，將理想太赫茲時域模擬譜圖與第一誤差太赫茲時域模擬譜圖、第二誤差太赫茲時域模擬譜圖及第三誤差太赫茲時域模擬譜圖進行對比，得到重復頻率誤差、采樣時間誤差及相對幅度誤差對太赫茲時域模擬譜圖的影響。