[发明专利]一种太赫兹光谱仪

说明书

本发明涉及太赫兹光谱技术领域，提供了一种太赫兹光谱仪，包括用于与外部激光系统连接的色散补偿系统、光分束器、用于对激光进行延时扫描的光纤拉伸系统、用于产生和接收太赫兹波并对待检测样品进行检测的检测系统和用于对测试数据进行分析的数据处理系统，色散补偿系统通过光纤与光分束器连接，光分束器通过光纤同时与光纤拉伸系统、检测系统连接，光纤拉伸系统通过光纤与检测系统连接，同时检测系统通过光纤与数据处理系统连接；由于激光在光纤中传输，有效提高了太赫兹光谱仪的稳定性，使得太赫兹光谱仪可以应用于室外环境和工业场景中，有效拓展了太赫兹光谱仪的应用场景。

技术领域

本发明涉及太赫兹光谱技术领域，更具体地说，是涉及一种太赫兹光谱仪。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1～10太赫兹(Tera Hertz，THz)，波长范围0.03～ 30mm之间的电磁辐射，其波段位于微波与红外之间，由于缺乏有效的产生和探测手段一直未能得到较好的利用。太赫兹在电磁波谱的位置比较特殊，导致其具有许多独特性质，对新材料、半导体、生命科学等领域的发展具有不可替代的作用。太赫兹波段不会对生物组织产生有害的电离辐射，相较于可见光与红外光谱，其穿透能力更强，且不易受瑞利散射的影响，可用于生物成像、医疗诊断等领域；太赫兹辐射具有相干性，能够直接得到所测物质的振幅和相位信息，从而可用于计算所测物质的折射率与吸收系数等；太赫兹辐射很容易透过非金属和非极性材料，可以用于生产中的质量控制和出入镜的安检等。

传统的太赫兹时域光谱系统通过将自由空间传播的激光耦合到太赫兹天线中，能够实现很高的信噪比和令人满意的光谱带宽。然而，由于激光在自由空间中传输，外部环境中的振动或者激光光源的不稳定都会对激光的传播产生影响，使得太赫兹时域光谱系统的稳定性较差，无法在室外环境和工业场景中进行应用。

以上不足，有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太赫兹光谱仪，以解决现有技术中存在的太赫兹时域光谱系统稳定性较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种太赫兹光谱仪，包括用于与外部激光系统连接的色散补偿系统、光分束器、用于对激光进行延时扫描的光纤拉伸系统、用于产生和接收太赫兹波的检测系统和用于对测试数据进行分析的数据处理系统，所述色散补偿系统通过光纤与所述光分束器连接，所述光分束器通过光纤同时与所述光纤拉伸系统、所述检测系统连接，所述光纤拉伸系统通过光纤与所述检测系统连接，同时所述检测系统与所述数据处理系统连接。

进一步地，所述色散补偿系统包括用于调整所述激光传输方向的光纤环形机构，用于对所述激光进行色散补偿、且色散补偿量相反的第一啁啾光纤光栅和第二啁啾光纤光栅，所述光纤环形机构设有用于与光纤连接的输入端，所述光纤用于传输所述激光，所述第一啁啾光纤光栅和所述第二啁啾光纤光栅均与所述光纤环形机构连接，且所述激光依次通过所述第一啁啾光纤光栅和所述第二啁啾光纤光栅后从所述光纤环形机构中出射，所述第一啁啾光纤光栅和所述第二啁啾光纤光栅的色散补偿量的绝对值不相等。

进一步地，所述检测系统包括用于产生太赫兹波的光电导发射天线、用于接收所述太赫兹波的光电导接收天线和用于对所述太赫兹波进行聚焦的光学组件，所述光电导发射天线与所述光分束器连接，所述光电导接收天线与所述光纤拉伸系统连接且所述光电导接收天线与所述数据处理系统连接。

进一步地，所述光学组件包括用于将所述光电导发射天线产生的太赫兹波聚焦在所述待检测样品上的第一透镜组和用于将经过所述待检测样品后的太赫兹波聚焦在所述光电导接收天线的第二透镜组。