[发明专利]透射式不依赖参考光的太赫兹光谱分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及透射式太赫兹光谱分析方法，具体地说本发明涉及一种对弱极性有机化合物材料进行透射式太赫兹光谱测量后，在不依赖参考光的条件下直接对被测样品信号的位相谱进行分析处理，得到被测材料在太赫兹波段的特征吸收谱的分析方法。克服了传统的依赖参考光进行光谱分析不适合大尺寸和远距离太赫兹成像的缺点。

背景技术

利用脉冲太赫兹波的光谱可以分析材料的性质，其中太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是一种非常有效的测试手段。太赫兹时域光谱技术是20世纪80年代由AT&T，Bell实验室和IBM公司的T.J.Watson研究中心发展起来的一种相干探测技术，能够同时获得太赫兹脉冲的振幅和相位信息。通过对时域波形进行分析处理能够直接得到样品的吸收系数和折射率等光学参数。太赫兹时域光谱技术有很高的探测灵敏度和较宽的探测带宽，可以应用于多种材料的探测。

传统的太赫兹光谱和成像分析方法是要分别测量载有被测样品信息的太赫兹信号和参考信号，例如对于透射式测量，要得到样品材料特征吸收谱，就需要对透过被测样品的太赫兹信号的功率谱与参考信号的功率谱进行相除并取对数计算。

由于需要利用参考光，所以需要知道参考光束轮廓特征的精确信息，例如是近似平面波还是典型的高斯光束。而对于远距离传输和大尺寸成像，太赫兹光束的质量会变得很差。并且有研究表明，激光激发空气产生等离子体辐射的太赫兹光束横截面具有与频率相关的环状结构。因此，传统的光谱分析方法不适合于远距离传输和大尺寸焦平面成像。

发明内容

本发明提供一种透射式不依赖参考光的太赫兹光谱分析方法，能够不依赖参考光，直接从被测样品信号的位相谱中提取出被测材料的特征吸收谱，从而克服了传统的的光谱分析方法依赖参考光束，而不适合大尺寸和远距离太赫兹成像的缺点。

为解决上述技术问题，本发明的一种透射式不依赖参考光的太赫兹光谱分析方法，包括如下步骤：(1)对被测样品进行透射式光谱测量，得到被测样品的太赫兹时域波形；(2)根据所述测得的太赫兹时域波形，得到被测样品在系统有效频率范围内的位相谱(3)由所述得到的位相谱提取出被测样品在太赫兹波段的特征吸收谱。

其特征在于，所述的被测样品为弱极性的有机化合物材料。

其特征在于，步骤(2)中将所述测得的太赫兹时域波形进行傅立叶变换，得到被测样品在系统有效频率范围内的位相谱

其特征在于，步骤(3)中由位相谱通过计算提取出被测样品在太赫兹波段的特征吸收谱。

其特征在于，步骤(1)中对被测样品进行一维透射式光谱测量。

其特征在于，步骤(1)中对被测样品进行二维透射式光谱测量。

本发明的透射式不依赖参考光的太赫兹光谱分析方法，不依赖参考光，能够直接从被测样品信号的位相谱中提取出被测材料的特征吸收谱，适合大尺寸和远距离太赫兹成像，达到了有益的技术效果。

附图说明

图1为实验系统示意图；

图2为爆炸物黑索金(RDX)的太赫兹时域光谱信号图，其中横坐标为时间延迟，纵坐标振幅；

图3为爆炸物黑索金(RDX)的太赫兹位相谱图，其中横坐标为频率，纵坐标为位相；

图4为不依赖参考光的太赫兹光谱分析方法得到的爆炸物黑索金(RDX)特征吸收谱图。其中，实线为传统的利用参考光的分析结果，虚线为本发明的不依赖参考光的方法得到处理结果。

图5为不依赖参考光的太赫兹光谱分析方法得到的爆炸物奥克托金HMX特征吸收谱图。其中，实线为传统的利用参考光的分析结果，虚线为本发明的不依赖参考光的方法得到处理结果。

图6为不依赖参考光的太赫兹光谱分析方法得到的爆炸物2-4DNT特征吸收谱图。其中，实线为传统的利用参考光的分析结果，虚线为本发明的不依赖参考光的方法得到处理结果。

附图标记说明

1：二分之一波片；2：偏振分光棱镜；3：斩波器；4：平移台；5：太赫兹发射极；6：样品架；7：硅片；8：偏振片；9：探测晶体；10：四分之一波片；11：沃拉斯顿棱镜；12：差分探头；L1-L3：凸透镜；M1-M12：反射镜。

具体实施方式

为了使本发明的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将列举较佳实施例并结合附图进行详细说明。

本发明的透射式不依赖参考光的太赫兹光谱分析系统如图1所示，所使用的激光光源是美国光谱物理公司制造的钛宝石飞秒激光器，该激光器的激光功率0.90W，脉冲宽度100fs，重复频率82MHz，重心波长800nm。