太赫茲波探測裝置的制作方法

太赫茲波探測裝置【技術領域】本發明涉及太赫茲波技術領域，特別是涉及一種太赫茲波探測裝置。

背景技術：
太赫茲波是指頻率在0.1－10THz(波長為0.03-3mm)范圍內的電磁波，該波段介于微波和紅外光之間，處于電子學和光子學的交叉區域，是人類目前尚未完全開發的電磁波譜“空隙區”。由于物質在太赫茲波的反射和透射光譜中包含豐富的物理和化學信息，并且太赫茲波輻射源與傳統光源相比，具有相干性好、低能性、高傳統性等獨特、優異的特點，被廣泛用于探測領域。太赫茲波聚焦后通過物質的反射或透射在聚焦到探測器上，傳統做法是用4個由高阻硅或高密度聚乙烯等太赫茲低吸收材料制成的透鏡對太赫茲波進行準直、聚焦、二次準直、二次聚焦或者是用4個離軸拋物面鏡對太赫茲波進行準直、聚焦、二次準直、二次聚焦，無論上述哪種方法都存在一定的缺點。透鏡方法，高阻硅和高密度聚乙烯雖然對太赫茲波吸收較低，但仍存在相當程度的吸收，并且在時域光譜中引入了透鏡材料對光譜的影響；另外，雖然波是先準直再聚焦，透鏡仍存在一定的球差，會增加聚焦光斑的尺寸，這是難以消除的。離軸拋物面鏡方法，其原理是點源在拋物面焦點處發出的波經拋物面反射為平行波，所以它不存在球差，但是另一方面，離軸拋物面鏡尺寸較大，需要多維空間調節，同時使用4個離軸拋物面鏡不但將占據很大的空間，也大大增加了調節的難度。

技術實現要素：
基于此，有必要提供一種低吸收、小尺寸的太赫茲波探測裝置。一種太赫茲波探測裝置，包括：第一離軸橢圓面鏡，用于將從第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的其中一個焦點入射的太赫茲波聚焦到第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點；第二離軸橢圓面鏡，所在橢圓的其中一個焦點與第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點重合，用于將所述聚焦的太赫茲波反射后匯聚到第二離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點；樣品臺，置于第一離軸橢圓面鏡和第二離軸橢圓面鏡所在橢圓的公共焦點上，用于放置待檢測樣品；太赫茲波輻射源，置于所述第一離軸橢圓面鏡所在橢圓入射太赫茲波的焦點上，用于發出太赫茲波；探測單元，置于所述第二離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點上，根據第二離軸橢圓面鏡聚焦的攜帶有待檢測樣品信息的太赫茲波得出所需待檢測樣品信息。進一步地，所述太赫茲波輻射源包括太赫茲發射器和飛秒激光。進一步地，所述第二離軸橢圓面鏡上的中心在所述第一離軸橢圓面鏡上的中心與公共焦點的延長線上。進一步地，所述第一離軸橢圓面鏡上的中心與其兩個焦點的連線夾角為90度，所述第二離軸橢圓面鏡上的中心與其兩個焦點的連線夾角為90度。進一步地，所述第二離軸橢圓面鏡的中心在所述第一離軸橢圓面鏡的中心與所述公共焦點的連線在樣品臺上的反射線上。進一步地，所述第一離軸橢圓面鏡上的中心與其兩個焦點的連線夾角小于90度，所述第二離軸橢圓面鏡上的中心與其兩個焦點的連線夾角小于90度。進一步地，所述第一離軸橢圓面鏡和第二離軸橢圓面鏡的對應橢圓的長軸、短軸相等。進一步地，所述探測單元包括:對所述待檢測樣品出射、攜帶有所述待檢測樣品信息的太赫茲波進行斬波調制處理的斬波器；置于所述第二橢圓面鏡所在橢圓的所述另一個焦點上，感應經所述斬波器斬波調制處理的太赫茲波的各探測點的能量變化，并根據所述探測點的能量變化產生相應的多個電信號的探測器；將所述探測器產生的所述各探測點的電信號進行放大處理以及模/數轉換處理，得到多個結果值的信號處理單元；根據所述多個結果值，利用掃描成像軟件對所述待檢測樣品進行成像并顯示的顯示端。上述太赫茲波探測裝置，利用從一個橢圓焦點發出的太赫茲波經橢圓面鏡發射后匯聚在另一個橢圓焦點的原理，用兩個橢圓面鏡就完成了兩次聚焦，使攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波匯聚到探測器上，簡化了太赫茲波探測裝置的結構，即減少了光學器件的使用，從而減少了太赫茲波在傳輸過程中的吸收和減小了太赫茲波探測裝置的尺寸。【附圖說明】圖1為一實施例的太赫茲波探測裝置的示意圖；圖2為另一實施例的太赫茲波探測裝置的示意圖；圖3為另一實施例的太赫茲波探測裝置的示意圖。【具體實施方式】為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳的實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。如圖1、圖2所示，本實施方式提供的太赫茲波探測裝置，包括：樣品臺100、太赫茲波輻射源200、第一離軸橢圓面鏡300、第二離軸橢圓面鏡400以及探測單元500。樣品臺100用于放置待檢測樣品，置于第一離軸橢圓面鏡300和第二離軸橢圓面鏡400所在橢圓的公共焦點上。樣品臺100與傳動結構連接，使樣品臺100可旋轉和移動。太赫茲波輻射源200置于第一離軸橢圓面鏡300所在橢圓除公共焦點外的另一個焦點上，用于發出太赫茲波。本實施例中，太赫茲波輻射源200包括太赫茲發射器201和飛秒激光202，太赫茲發射器201置于第一離軸橢圓面鏡300所在橢圓入射太赫茲波的焦點上。飛秒激光被聚焦在太赫茲發射器201上，使太赫茲發射器201激發出太赫茲波。太赫茲波的出射方向可通過調節太赫茲發射器201來調節。第一離軸橢圓面鏡300用于將從第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的其中一個焦點入射的太赫茲波聚焦到第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點，用于將入射的太赫茲波聚焦到樣品臺100。第二離軸橢圓面鏡400所在橢圓的其中一個焦點與第一離軸橢圓面鏡300所在橢圓的另一個焦點重合，用于將所述聚焦的太赫茲波反射后匯聚到第二離軸橢圓面鏡400所在橢圓的另一個焦點，置于待檢測物品出射光路上，用于將待檢測物品出射、攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波聚焦到探測單元500。實施例中，待檢測樣品采用透射式太赫茲時領域光譜，即第二離軸橢圓面鏡400上的中心在第一離軸橢圓面鏡上300的中心與公共焦點的延長線上。在另一實施中，參閱圖3，待檢測樣品采用發射式太赫茲時領域光譜，即第二離軸橢圓面鏡400的中心在第一離軸橢圓面鏡300的中心與公共焦點的連線在樣品臺100上的反射線上。對于本發明而言，不管待檢測樣品采用反射式還是透射式太赫茲時領域光譜，目的是把攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波聚焦到探測單元500上。優選的，第一離軸橢圓面鏡300和第二離軸橢圓面鏡400的對應橢圓的長軸、短軸相等。當第一離軸橢圓面鏡300和第二離軸橢圓面鏡400的對應橢圓的長軸、短軸相等時，太赫茲波相對樣品臺100對稱或軸對稱，有利于光譜測量時的光路調節，提高效率。探測單元500置于第二離軸橢圓面鏡400的另一個焦點上，根據第二離軸橢圓面鏡400聚焦的攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波得出所需待檢測樣品信息。待檢測樣品信息包括豐富的物理和化學信息。上述太赫茲波探測裝置，利用從一個橢圓焦點發出的太赫茲波經橢圓面鏡發射后匯聚在另一個橢圓焦點的原理，用兩個橢圓面鏡就完成了兩次聚焦，使攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波匯聚到探測器上，簡化了太赫茲波探測裝置的結構，即減少了光學器件的使用，從而減少了太赫茲波在傳輸過程中的吸收和減小了太赫茲波探測裝置的尺寸。在優選實施方式中，探測單元500包括：對待檢測樣品出射、攜帶有待檢測樣品信息的太赫茲波進行斬波調制處理的斬波器；置于第二橢圓面鏡400所在橢圓的另一個焦點上，感應經斬波器斬波調制處理的太赫茲波的各探測點的能量變化，并根據探測點的能量變化產生相應的多個電信號的探測器，探測器常用光電導探測器和光整流探測器；將探測器產生的各探測點的電信號進行放大處理以及模/數轉換處理，得到多個結果值的信號處理單元；根據多個結果值，利用掃描成像軟件對待檢測樣品進行成像并顯示的顯示端。包括斬波器、探測器、信號處理單元以及顯示端的探測單元500用于對待檢測樣品進行逐點掃描成像，一般用于安全檢查。當然，探測單元500利用攜帶有待檢測樣品信息的太赫茲波分析檢測待檢測樣品的物理或化學信息，不限于逐點掃描成像。在優選實施方式中，第一離軸橢圓面鏡300上的中心與其兩個焦點的連線夾角為90度。離軸橢圓面鏡是橢圓的一部分，該部分不以橢圓的長軸或短軸為對稱軸。離軸橢圓面鏡在生產的過程中都會標定它的中心。第一離軸橢圓面鏡300上的中心與其兩個焦點的連線夾角為90度，可以方便太赫茲光譜測量中的光路調節。在優選實施例方式中，當待測樣品采用透射式太赫茲時域光譜時，第一離軸橢圓面鏡300上的中心與其兩個焦點的連線夾角為90度，第二離軸橢圓面鏡400上的中心與其兩個焦點的連線夾角為90度；當待測樣品采用透射式太赫茲時域光譜時，第一離軸橢圓面鏡300上的中心與其兩個焦點的連線夾角小于90度，第二離軸橢圓面鏡400上的中心與其兩個焦點的連線夾角小于90度。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。