[实用新型]一种反射式太赫兹时域光谱成像系统

说明书

本实用新型公开了一种反射式太赫兹时域光谱成像系统，包括：激光器和光谱仪；光谱仪包括：第一层光谱仪和第二层光谱仪；第二层光谱仪设置在第一层光谱仪的顶部；第一层光谱仪包括：延时单元和偏振分束单元；第二层光谱仪包括：太赫兹波产生单元和样品测试单元；偏振分束单元设置在激光器的输出端，用于将激光器发射的激光分成泵浦光和探测光，依次沿第一光路和第二光路射出；沿第一光路依次设有太赫兹波产生单元和样品测试单元；沿第二光路设有延时单元，第二光路的出口端设置在太赫兹波产生单元和样品测试单元之间。本实用新型通过采用双层结构，结构紧凑，工作稳定，操作方便，能够快速有效地获取待测目标的反射太赫兹光谱及图像。

技术领域

本实用新型涉及波谱与成像技术领域，特别涉及一种反射式太赫兹时域光谱成像系统。

背景技术

太赫兹波是一种介于毫米波和红外之间的电磁波，其频率通常位于0.1～10THz范围内，对于非极性材料具有非常好的穿透性，可以穿透可见光和红外线所无法穿透的材料，如陶瓷、泡沫等。太赫兹波的光子能量非常低，大约在meV数量，远低于X射线能量(大约在keV范围之间)，因此不会对材料造成损伤与破坏。而且由于许多物质在太赫兹波段存在相应的指纹谱，所以可以用作相应材料的鉴定与识别。因而我们可以利用太赫兹光谱成像技术进行物质的无损检测、生物组织检查、安检、文物检测评估等。

目前，透射式太赫兹时域光谱成像系统已经广泛应用于许多行业的研究之中。但是因为一些极性材料和金属等物质强烈吸收和反射太赫兹辐射导致太赫兹辐射无法穿透这些物质，例如在生物组织成像方面，由于太赫兹辐射被水所强烈吸收，导致其在组织中只能透射几百微米，这必将对该领域的研究造成阻碍，所以我们用透射式太赫兹时域光谱系统就无法获取这些物质的相关信息。而反射式系统可以对这些样品进行测试与成像，进行其表面属性的研究。因此，迫切需要将反射式太赫兹时域光谱成像系统推广到各行各业的应用之中。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种反射式太赫兹时域光谱成像系统，获取更稳定的反射数据，快速有效地获取待测目标的反射太赫兹光谱及图像。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供一种反射式太赫兹时域光谱成像系统，包括：激光器和光谱仪；所述光谱仪设置在所述激光器的输出端；所述光谱仪包括：第一层光谱仪和第二层光谱仪；所述第二层光谱仪设置在所述第一层光谱仪的顶部；所述第一层光谱仪包括：延时单元和偏振分束单元；所述第二层光谱仪包括：太赫兹波产生单元和样品测试单元；所述偏振分束单元设置在所述激光器的输出端，用于将所述激光器发射的激光分成泵浦光和探测光，依次沿第一光路和第二光路射出；沿所述第一光路依次设有所述太赫兹波产生单元和所述样品测试单元；沿所述第二光路设有延时单元，所述第二光路的出口端设置在所述太赫兹波产生单元和所述样品测试单元之间。

进一步地，所述太赫兹波产生单元包括：二分之一波片、第一聚焦透镜、光电导天线、第一抛物面镜、第一高阻硅片；所述二分之一波片、所述第一聚焦透镜、所述光电导天线、第一抛物面镜和所述第一高阻硅片依次沿所述第一光路设置。

进一步地，所述第二层光谱仪还包括：探测单元；所述探测单元沿所述第一光路的支路设置，所述支路的入口端设置在所述太赫兹波产生单元和所述样品测试单元之间。

进一步地，所述探测单元包括：第二抛物面镜、第二高阻硅片、探测晶体、第四聚焦透镜和探测器；所述第二抛物面镜、所述第二高阻硅片、所述探测晶体、所述第四聚焦透镜和所述探测器依次沿所述支路设置。

进一步地，所述第二光路的出口端设有偏振片和第二聚焦透镜，所述延时单元依次通过所述偏振片和所述第二聚焦透镜与所述支路连通。

进一步地，所述样品测试单元包括：第三聚焦透镜和平移台；所述第三聚焦透镜沿所述第一光路，设置在所述太赫兹波产生单元的出口端，且待测目标固定在所述平移台上。