太赫茲波線寬測量的裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于太赫茲波檢測技術領域；具體講，涉及太赫茲波線寬測量的裝置及方 法。 技術背景
[0002] 近年來很多不同類型的太赫茲輻射源都得到了很大的發展，并且被廣泛應用于成 像、光譜分析等領域中。在太赫茲光譜分析領域，太赫茲時域光譜技術由于通常只能實現數 十GHz的光譜分辨能力，在部分應用中已經不能滿足實際的需求。在這樣的背景下，人們提 出了利用頻率可調諧的窄線寬單頻太赫茲源進行光譜檢測。目前已經涌現出一些窄線寬的 單頻太赫茲輻射源，例如基于非線性差頻或參量振蕩技術的太赫茲輻射源等等。窄線寬太 赫茲源的輸出線寬能夠達到百MHz，接近傅里葉變換極限。利用這種太赫茲源組建太赫茲光 譜分析系統，光譜檢測的精度能夠達到MHz量級。隨著太赫茲輻射源的發展，太赫茲輻射源 的性能不斷提升，實現對其包括輸出線寬在內的各項關鍵性能參數的測量展現出了不斷凸 顯的重要性。為了實現太赫茲源輻射線寬的準確測量，尋找到一種測量精度高、使用方便的 太赫茲波線寬測量方法成為了人們追求的目標。
[0003] 在傳統的激光領域，使用法布里-珀羅標準具測量激光的線寬是目前使用最為廣 泛的一種技術。通過面陣相機觀察激光經過標準具之后的干涉圓環的精細結構，能夠快速 準確地得到待測激光的線寬大小。在太赫茲領域，面陣相機的成本遠遠高于激光領域中面 陣相機的成本，因而這種測量方法不適用于在太赫茲領域進行直接推廣。作為傳統法布 里-珀羅標準具的一種改進形式，干涉腔長可變的掃描法布里-珀羅干涉儀可以替代厚度 固定的法布里-珀羅標準具，在不使用面陣相機的前提下實現譜線精細結構的觀察。改進 的掃描法布里-珀羅干涉儀需要兩臺額外的設備以實現干涉精細結構的觀察，分別為一個 高精度的位移平臺和一臺太赫茲功率探測裝置。隨著太赫茲技術的發展，太赫茲波功率探 測裝置已經涌現出了很多不同種類的產品，在室溫條件下實現太赫茲波功率高精度探測的 技術已經相當成熟。另外，由于太赫茲波長較長，接近毫米量級，用于太赫茲波段的掃描法 布里-珀羅干涉儀對位移平臺的移動精度的要求相應較低。因此，在太赫茲波段實現應用 于線寬測量的掃描法布里-珀羅干涉儀已經具備了比較成熟的條件。
【發明內容】
[0004] 為克服現有技術的不足，在太赫茲波段實現應用于線寬測量的掃描法布里-珀羅 干涉儀，為此，本發明采取的技術方案是，太赫茲波線寬測量的方法，利用法布里-珀羅FP 干涉儀、測得對波長A的功率透過率，由公式：
【主權項】
1. 一種太赫茲波線寬測量的方法，其特征是，利用法布里-珀羅FP干涉儀、測得對波長 入的功盡誘忖盡.由公式，
獲得干涉腔長d，式中，R是兩個反射面的反射率，n是反射面之間填充介質的折射率，Q是入射角度； 根據法布里-珀羅干涉儀的自由光譜范圍FSR的表達式： FSR = c/2nd 獲得FSR ; 再由公式： Linewidth(FWHM) = FSR/Finesse 獲得太赫茲波的線寬Linewidth(FWHM)，式中條紋精細度Finesse近似是一個不隨干 涉腔長變化的常數。
2. 如權利要求1所述的太赫茲波線寬測量的方法，其特征是，利用法布里-珀羅FP干 涉儀具體包括如下步驟： 利用表面鍍金離軸拋物面鏡將入射太赫茲波反射、平行出射到法布里-珀羅干涉儀腔 鏡； 采用高阻硅材料用作位置固定的法布里-珀羅干涉儀腔鏡a，腔鏡a兩個表面拋光，腔 鏡a兩個表面具有1度左右的楔角以避免內部形成FP諧振腔，靠近法布里-珀羅干涉儀腔 鏡b的表面與入射太赫茲波垂直； 法布里-珀羅干涉儀腔鏡b材料及外形尺寸與腔鏡a完全相同，靠近腔鏡a的表面與 入射太赫茲波垂直，將腔鏡b安裝于移動平臺4上； 沿太赫茲波傳播方向步進移動平臺； 利用表面鍍金離軸拋物面鏡將來自法布里-珀羅干涉儀腔鏡的平行入射的太赫茲波 會聚； 將斬波器置于表面鍍金離軸拋物面鏡的焦點位置，修正待測太赫茲波的調制頻率為適 合后端熱釋電探測器的頻率； 熱釋電探測器，測量透射太赫茲波的功率，輸出與探測功率大小成正比的電壓信號至 數據采集卡； 將熱釋電探測器輸出的模擬信號進行AD轉換，輸出數字信號至計算機； 利用計算機運行測量程序，讀取數據采集系統輸出的數字電壓值，對步進位移平臺發 出工作指令；為用戶計算線寬測量結果。
3. -種太赫茲波線寬測量的裝置，其特征是，結構為： 入射太赫茲波經第1表面鍍金離軸拋物面鏡之后平行出射至法布里-珀羅干涉儀腔 鏡； 由高阻硅材料制成的位置固定法布里-珀羅干涉儀腔鏡a，兩個表面拋光，兩個拋光表 面具有1度左右的楔角，靠近腔鏡b的表面與入射太赫茲波垂直； 法布里-珀羅干涉儀腔鏡b材料及外形尺寸與腔鏡a完全相同，靠近腔鏡a的表面與 入射太赫茲波垂直，腔鏡b安裝于移動平臺4上； 步進移動平臺沿太赫茲波傳播方向步進運動； 來自腔鏡b的平行入射的太赫茲波經第2表面鍍金離軸拋物面鏡進行會聚； 第2表面鍍金離軸拋物面鏡的焦點位置設置有斬波器，第2表面鍍金離軸拋物面鏡輸 出得太赫茲波經斬波器、熱釋電探測器、AD轉換器輸出測量結果。
【專利摘要】本發明屬于太赫茲波檢測技術領域，為在太赫茲波段實現應用于線寬測量的掃描法布里-珀羅干涉儀，本發明采取的技術方案是，太赫茲波線寬測量的裝置及方法，包括如下結構：入射太赫茲波經第1表面鍍金離軸拋物面鏡之后平行出射至法布里-珀羅干涉儀腔鏡；由高阻硅材料制成的位置固定法布里-珀羅干涉儀腔鏡a，法布里-珀羅干涉儀腔鏡b；步進移動平臺沿太赫茲波傳播方向步進運動；來自腔鏡b的平行入射的太赫茲波經第2表面鍍金離軸拋物面鏡進行會聚；第2表面鍍金離軸拋物面鏡的焦點位置設置有斬波器，第2表面鍍金離軸拋物面鏡輸出得太赫茲波經斬波器、熱釋電探測器、AD轉換器輸出測量結果。本發明主要應用于太赫茲波檢測。
【IPC分類】G01J9-02, G01J3-45
【公開號】CN104614082
【申請號】CN201410757516
【發明人】徐德剛, 李佳起, 王與燁, 李忠孝, 閆超, 劉鵬翔, 石嘉, 嚴德賢, 徐文韜, 姚建銓
【申請人】天津大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月10日