太赫兹时域光谱

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3．太赫兹时域光谱系统
由飞秒激光器、太赫兹辐射产生装置及相应的探测装置,以及时间延迟控制系 统和数据采集与信号处理系统组成.
3.1 透射型太赫兹时域光谱技术
QWP ：四分之一波片—使O光和e光相位长差 / 2 PBS ：渥拉斯顿棱镜—产生两个偏振方向垂直的分量
• 原理：该系统利用电光取样的方法进行测量。 • 当THz脉冲电场通过电光晶体时，其瞬态电场将
当THz 脉冲照射样本材料后,THz 探测器接收由样本材料反射 的脉冲信号。延迟线的作用是调节反射镜的位置，从而改变 探测光到达THz 探测器的时间。利用不同的探测光到达时间， THz 电场强度随时间的变化量能够被测量，再通过傅立叶变 换得到反射频谱。
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4.小结
• 透射型太赫兹时域光谱系统在实验调节上比较方
通过线性电光效应使电光晶体的折射率发生各向 异性的改变，从而调制晶体的折射率椭球。当另 一束探测光和THz 脉冲同时通过晶体时，在晶体 中产生的双折射使探测脉冲的偏振方向发生偏转， 调整探测光脉冲和THz 脉冲间的时间延迟,检测探 测光在晶体中发生的偏振变化就可以获得THz 脉 冲电场的时间波形。
3.2 反射型太赫兹时域光谱技术
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2.太赫兹时域光谱技术的优势
• 1) 具有大约 0.1～5THz 的带宽，这样大的带宽用
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普通方法是很难得到的； 2)光谱计可以在室温下工作，从而避免了复杂的 制冷系统； 3)能够以皮秒级的时间分辨率测量波形,展示物质 中发生在亚皮秒或皮秒级上的现象； 4) 所获得的数据同时包含了THz 脉冲的幅度和相 位信息，因而可以对样品介电常数的实部和虚部 同时进行测量； 5)具有左右的信噪比，如此高的信噪比允许相对 较短的扫描时间，从而提高了整个系统的稳定性。
• 2004年,美国MIT将太赫兹科技评为“改变未来世
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界的十大技术”之五； 日本政府于2005年1月8日将太赫兹科技列为“国 家支柱技术十大重点战略目标”之首 ； 目前,世界上约有130多家研究机构开展了相关的 光电子材料、太赫兹激光器、太赫兹光谱学及相 关生物医学成像等研究。 我国对太赫兹研究起步较晚, 2005年11月22日,在 北京香山饭店召开 “太赫兹科学技术的新发展” 为主题的第270次学术讨论会 。
太赫wk.baidu.com时域光谱技术
太赫兹历史及国内外发展状况 太赫兹时域光谱技术的优势 太赫兹时域光谱系统 小结
透射型太赫兹时域光谱技术 反射型太赫兹时域光谱技术
1.太赫兹历史及国内外发展状况
• 1896年和1897年, Rubens和Nichols对该波段进行
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先期的探索； “Terahertz”这个词语正式在文章中出现却是在 1974年左右，Fleming用它来描述迈克尔逊干涉仪 所覆盖的一段频段的谱线； 20世纪80年代中期,现代太赫兹科学与技术得到真 正发展; 20世纪90年代中期开始美国国家基金会、航天局、 国防部和国家卫生学会等政府或军事部门,对太赫 兹科学研究项目持续提供了较大规模的资金支持。
便，但是在测量样品方面，该系统比较适用于固 体材料的测量，样品的大小受到限制；同时测量 样品不应该吸收太严重，否则会降低测量的频率 范围和测量的精度。 反射型THz 时域光谱系统对于实验技术上的要求 比较高。要求反射镜的位置和样品的位置严格复 位，否则就会产生相位误差。这就加大了样品、 样品架及用作参考的金属反射镜的制作难度；同 时THz 脉冲光路的微小改变都会极大地影响所得 到的折射系数。