一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，应用中，避开采用傅里叶变换的方法，因此无需先得到待测太赫兹波的时域谱，也不需要使用机械延迟装置，其结构和光路较为简单，并且整个设计结构易于制作，且可选择的材料种类繁多，因此整个装置的成本较低；而且对于各种预设滤波条件所对应的滤波单元来说，太赫兹波在滤波单元各个出射部位和出射的各个方向上，具有相同的透射波谱，它们都是经过相同的滤波作用，能够提高光谱测量的稳定性；不仅如此，所设计基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，相比现有的太赫兹时域波谱测量装置体积较小，便携性大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置
本技术涉及一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，属于波谱探测

技术介绍
近年来太赫兹波技术发展迅猛，在天文遥感、公共安全、高速通信以及生物医学等众多科学领域都引起了广泛的关注和研究。太赫兹(THz)波通常是指频率在0.1～10THz(1THz＝1012Hz)的电磁波，其波长介于微波与近红外之间。由于太赫兹波光子具有较低的能量，且许多材料在太赫兹波段具有特征吸收，许多非金属及非极性材料在太赫兹波段是透明的，太赫兹波谱在无损检测中具有巨大的应用潜力。然而太赫兹波段位于电子学与光子学的交界处,用传统的电子学和光学方法均难以产生和检测太赫兹波。20世纪90年代以后,激光技术、量子阱技术和化合物半导体等技术的发展,为太赫兹辐射提供了稳定、可靠的激发光源，推动了太赫兹相关技术与研究的进一步发展，其中也包括太赫兹波谱测量技术。由超快激光技术发展出来的太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是目前主流的太赫兹波谱测量系统。它利用飞秒激光技术获得宽波段THz脉冲并能够测量产生的太赫兹波电场强度随时间的变化，通过傅里叶变换能够获得太赫兹波频域谱，进而得到待测样品的光谱信息。但是，典型的太赫兹时域光谱仪使用单锁模飞秒激光器以及机械时间延迟装置，其频谱分辨率越高，扫描速度越慢。这是因为该光谱仪的分辨率数值与延迟时间窗口的宽度成反比，而要获取较大的延迟时间窗宽度则需要更多的扫描时间，例如：平移台可提供数百皮秒的延迟时间窗口宽度，但需要耗时数分钟；而振动镜的扫描速率能达到100Hz，但其时间窗宽度只能限制在100皮秒以内。因此，传统的太赫兹时域光谱仪不能同时提供较高的分辨率和较快的扫描速度。文献(T.Yasui,E.Saneyoshi,andT.Araki,Asynchronousopticalsamplingterahertztime-domainspectroscopyforultrahighspectralresolutionandrapiddataacquisition.Appl.Phys.Lett,87,061101-1～061101-3(2005))提出了异步光采样时域光谱仪(ASOPSTHz-TDS)以解决上述太赫兹时域光谱仪存在的问题。该太赫兹光谱仪采用两台重复频率具有固定差值的锁模激光器分别作为泵浦光和探测光。两束激光脉冲之间的相对延迟从0到泵浦脉冲重复频率的倒数呈线性增长，并在重复频率倒数的时间间隔内完成一次THz脉冲的时间取样。同样通过傅里叶变换可以得到太赫兹波的频域谱。由于该光谱仪避开了机械延迟装置的使用，可以在获取高分辨率的同时提供较快的扫描速度。然而，使用ASOPS太赫兹光谱仪测得的太赫兹波形具有严重的尾部震荡，这可能是由各个光学部件之间的多重反射引起的。由于该震荡已经超出了背景噪声的范围，对太赫兹波谱的测量性能造成了严重的影响。因此，对于太赫兹波谱测量系统来说，要求其在获取高分辨率的同时提高扫描速度，又不带来其他性能上的问题，并且希望减小体积和制作成本是较为困难的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于克服传统太赫兹波谱测量技术存在的体积过大、分辨率不高、成本较高等不足，提供一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置。本技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本技术设计了一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，包括滤波器、滤波参数控制器、探测器和计算处理单元；待测太赫兹波经由滤波器进行滤波作用后被探测器接收；其中，滤波参数控制器针对滤波器进行各种预设滤波条件控制，由滤波器分别在各种预设滤波条件下针对待测太赫兹波进行滤波作用，使得不同预设滤波条件下从滤波器出射的太赫兹波的波谱互不相同；探测器用于探测获得不同预设滤波条件下从滤波器出射太赫兹波的功率；计算处理单元用于接收探测器的探测结果，并进行数据分析和处理。作为本技术的一种优选技术方案：还包括太赫兹波准直装置，所述待测太赫兹波经由太赫兹波准直装置转化为平行波束后，再入射到所述滤波器中，其中，所述太赫兹波准直装置包括两个共焦的太赫兹波透镜，以及设置于两个太赫兹波透镜之间共同焦点处的小孔光阑。作为本技术的一种优选技术方案：所述滤波参数控制器通过电场强度调控、磁场强度调控、声场强度调控、机械强度调控，或者以上调控手段的组合，针对所述滤波器进行各种预设滤波条件控制，由滤波器分别在各种预设滤波条件下针对待测太赫兹波进行滤波，获得分别对应各种预设滤波条件、彼此波谱互不相同的各个太赫兹波。作为本技术的一种优选技术方案：所述滤波器包括具有不同滤波透射特性的各个滤波单元，所述滤波参数控制器针对滤波器进行电控机械调制，切换各个滤波单元分别位于待测太赫兹波的传播路径上，实现滤波器分别在各种预设滤波条件下对待测太赫兹波的不同滤波作用，获得分别对应各种预设滤波条件、彼此波谱互不相同的各个太赫兹波。作为本技术的一种优选技术方案：所述滤波参数控制器包括光学平移台，所述滤波器还包括基底，所述各个滤波单元分布设置在基底上，基底设置于光学平移台上，光学平移台针对基底进行电控机械调制，切换各个滤波单元分别位于待测太赫兹波的传播路径上，实现滤波器分别在各种预设滤波条件下对待测太赫兹波的不同滤波作用，获得分别对应各种预设滤波条件、彼此波谱互不相同的各个太赫兹波。作为本技术的一种优选技术方案：所述滤波参数控制器包括步进电机和轮盘基底，所述各个滤波单元以轮盘基底的轴心为中心分布设置在轮盘基底上，步进电机的驱动端与轮盘基底相联动，步进电机针对轮盘基底进行电控机械调制，控制轮盘基底以其轴心为轴进行转动，切换各个滤波单元分别位于待测太赫兹波的传播路径上，实现滤波器分别在各种预设滤波条件下对待测太赫兹波的不同滤波作用，获得分别对应各种预设滤波条件、彼此波谱互不相同的各个太赫兹波。作为本技术的一种优选技术方案：所述各个滤波单元为彼此具有不同太赫兹波吸收特性的各个滤波薄膜；或者所述各个滤波单元为彼此具有不同太赫兹波谱透射特性的各个谐振频率选择面，各个谐振频率选择面上分别设置周期性分布的谐振单元。作为本技术的一种优选技术方案：所述滤波器为太赫兹磁控滤波器，所述滤波参数控制器为磁场调制器，磁场调制器针对太赫兹磁控滤波器进行磁场强度调制，实现滤波器分别在各种预设滤波条件下针对待测太赫兹波进行滤波作用，获得分别对应各种预设滤波条件、彼此波谱互不相同的各个太赫兹波。本技术所述一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本技术所述基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置应用中，避开采用傅里叶变换的方法，因此无需先得到待测太赫兹波的时域谱，也不需要使用机械延迟装置，其结构和光路较为简单，并且整个设计结构易于制作，且可选择的材料种类繁多，因此整个装置的成本较低；而且对于各种预设滤波条件所对应的滤波单元来说，太赫兹波在滤波单元各个出射部位和出射的各个方向上，具有相同的透射波谱，它们都是经过相同的滤波作用，能够提高光谱测量的稳定性；不仅如此，所设计基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，相比现有的太赫兹时域波谱测量装置体积较小，便携性大大提高。附图说明图1是本技术设计中太赫兹波谱频率划分示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于：包括滤波器、滤波参数控制器、探测器和计算处理单元；待测太赫兹波经由滤波器进行滤波作用后被探测器接收；其中，滤波参数控制器针对滤波器进行各种预设滤波条件控制，由滤波器分别在各种预设滤波条件下针对待测太赫兹波进行滤波作用，使得不同预设滤波条件下从滤波器出射的太赫兹波的波谱互不相同；探测器用于探测获得不同预设滤波条件下从滤波器出射太赫兹波的功率；计算处理单元用于接收探测器的探测结果，并进行数据分析和处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于：包括滤波器、滤波参数控制器、探测器和计算处理单元；待测太赫兹波经由滤波器进行滤波作用后被探测器接收；其中，滤波参数控制器针对滤波器进行各种预设滤波条件控制，由滤波器分别在各种预设滤波条件下针对待测太赫兹波进行滤波作用，使得不同预设滤波条件下从滤波器出射的太赫兹波的波谱互不相同；探测器用于探测获得不同预设滤波条件下从滤波器出射太赫兹波的功率；计算处理单元用于接收探测器的探测结果，并进行数据分析和处理。2.根据权利要求1所述一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于：还包括太赫兹波准直装置，所述待测太赫兹波经由太赫兹波准直装置转化为平行波束后，再入射到所述滤波器中，其中，所述太赫兹波准直装置包括两个共焦的太赫兹波透镜，以及设置于两个太赫兹波透镜之间共同焦点处的小孔光阑。3.根据权利要求1至2中任意一项所述一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于：所述滤波参数控制器通过电场强度调控、磁场强度调控、声场强度调控、机械强度调控，或者以上调控手段的组合，针对所述滤波器进行各种预设滤波条件控制，由滤波器分别在各种预设滤波条件下针对待测太赫兹波进行滤波，获得分别对应各种预设滤波条件、彼此波谱互不相同的各个太赫兹波。4.根据权利要求3所述一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于：所述滤波器包括具有不同滤波透射特性的各个滤波单元，所述滤波参数控制器针对滤波器进行电控机械调制，切换各个滤波单元分别位于待测太赫兹波的传播路径上，实现滤波器分别在各种预设滤波条件下对待测太赫兹波的不同滤波作用，获得分别对应各种预设滤波条件、彼此波谱互不相同的各个太赫兹...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋冰，杨涛，黄维，周馨慧，李兴鳌，仪明东，沈骁，何浩培，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32