[实用新型]高能量太赫兹光谱仪

说明书

本实用新型提供了一种高能量太赫兹光谱仪，包括：太赫兹波产生装置、第一会聚装置、太赫兹带通滤波片和太赫兹能量探测器；所述太赫兹波产生装置用于产生预设能量级的太赫兹波，所述太赫兹带通滤波片、第一会聚装置和太赫兹能量探测器均设置在所述太赫兹波的传输路径上，所述太赫兹波经所述第一会聚装置会聚至太赫兹能量探测器；所述太赫兹带通滤波片设置在所述太赫兹波产生装置与所述第一会聚装置之间或者设置在所述第一会聚装置与所述太赫兹能量探测器之间，所述太赫兹带通滤波片用于获取预设波段的太赫兹波。可以实现对待测样品高速的光谱检测，而且结构简单，易于实现，可广泛应用于光谱检测领域。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，更具体地，涉及高能量太赫兹光谱仪。

背景技术

太赫兹电磁辐射位于电磁波谱上微波与红外光之间的一个特殊频段。该频段太赫兹辐射的一个典型应用价值在于它的光谱。因为许多材料的振动和转动能级，以及分子间的氢键等弱相互作用的能级均在该频段，因此，太赫兹光谱能够给出材料的“指纹光谱”，可用于物质的鉴别。

现有的太赫兹光谱系统主要分为太赫兹时域光谱系统和太赫兹频域光谱系统。太赫兹时域光谱系统主要是基于飞秒激光器作用在非线性晶体或光电导天线产生太赫兹脉冲，利用非线性晶体的线性电光效应或光电导天线的超快光电流对产生的太赫兹脉冲进行探测。基于电光取样的太赫兹时域光谱系统一般需要采用机械的步进电机来实现扫描，从而获得经待测样品后太赫兹脉冲的频谱信息和相位信息。步进电机的扫描速度受限于步进电机的运行速度，获得一个太赫兹脉冲处待测样品的光谱一般需要在秒量级的时间范围，扫描速度低，获得待测样品的光谱时间长，无法很好的应用于实际的检测。同时，由飞秒激光器发出的光束，通过分束镜分为两束，一束是用于产生太赫兹辐射的激发光，一束是用于探测太赫兹辐射的探测光。检测光通过光学延迟线与太赫兹脉冲同时聚焦在探测晶体或探测天线上，只有当探测光和太赫兹脉冲时间同步和空间重合的时候，才能在探测晶体或探测天线上检测到太赫兹脉冲，这将给太赫兹脉冲的检测增加了难度。

太赫兹频谱光谱系统主要是基于两个连续波的激光器通过拍频在天线里产生某一波长处的太赫兹脉冲，基于迈克尔逊干涉仪的干涉原理，实现相干检测，再基于激光器温度变化来实现变频，从而获得待测样品的光谱特征。这样的太赫兹频谱光谱系统测量所得到待测样品的光谱信息也在秒量级到分钟量级的时间范围之内，扫描速度低，获得待测样品的光谱时间长，无法很好的应用于实际的检测。

基于异步扫描的太赫兹光谱系统，采用从飞秒激光器发出的两个具有一定重复频率差的脉冲序列，一个脉冲序列用于激发太赫兹脉冲的激发光，另一个脉冲序列用于探测太赫兹辐射的探测光，从某一时刻重合开始，后续两个脉冲序列中的每个脉冲都有相对时间位移，并不断增大。经过若干个脉冲后，两个脉冲再次重合。相当于探测光扫描整个太赫兹脉冲间隔。但这样的系统需要将两个飞秒激光器进行电路锁定，对技术的成熟度和技术要求都非常之高，难于实现，且造价昂贵，体积庞大，难于达到应用的程度。同时，异步扫描锁定且太赫兹脉冲的宽度一般在1ps左右，这对激光器自身的抖动提出了更高的要求。

目前的太赫兹频域光谱系统，会受到太赫兹辐射源能量较低的限制，由于太赫兹辐射源发射的能量较低，太赫兹频谱系统多是基于相干检测的方式，才能获得待测样品的光谱信息。同时，由于太赫兹脉冲能量小，需要太赫兹脉冲的空间传输和对准精度高，这将给太赫兹光谱系统的应用增加难度。

实用新型内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本实用新型提供了一种太赫兹光谱仪。

本实用新型提供了一种太赫兹光谱仪，包括：太赫兹波产生装置、第一会聚装置、太赫兹带通滤波片和太赫兹能量探测器；

所述太赫兹波产生装置用于产生预设能量级的太赫兹波，所述太赫兹带通滤波片、所述第一会聚装置和所述太赫兹能量探测器均设置在所述太赫兹波的传输路径上，所述太赫兹波经所述第一会聚装置会聚至所述太赫兹能量探测器；