[发明专利]一种扫描太赫兹时域光谱的光学装置、控制装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹时域光谱领域，具体涉及一种扫描太赫兹时域光谱的光学装置、控制装置和系统。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1THz至10THz远红外波段的相干电磁辐射，处于电磁波谱中电子学向光子学过渡的特殊位置，因而具有透视性、安全性和光谱分辨本领等独特的性质，具有非常重要的学术价值和应用前景。随着太赫兹技术的发展，太赫兹光谱及成像在生物学、医学疾病诊断、材料科学、军事以及化学基础研究等许多领域展现出巨大的应用潜力，并迅速成为一个令人关注的前沿研究方向。太赫兹时域光谱技术是国际上近年来发展起来的太赫兹辐射的应用技术之一，是一种新兴的光谱技术，是太赫兹光谱技术的核心研发领域。太赫兹时域光谱所具有的相干探测方法、高的时间分辨率和高灵敏度为人们展现了一个全新的光谱学研究视角，也给光谱学研究者提供了新的机遇。

太赫兹时域光谱技术的商业化成果是太赫兹时域光谱扫描系统，现有的一种太赫兹时域光谱扫描系统采用步进电机带动的光学延迟装置，步进电机每移动一个微小的距离（通常为微米级）具有一个停顿。在此停顿时间里，太赫兹探测器得到一个探测信号。然后，步进电机进行下一个等距离的移动，探测器再次探测信号，如此延续，将步进电机在所有移动位置上太赫兹探测器得到的探测信号按顺序排列起来，就得到了太赫兹的时域光谱。

按照上述现有的太赫兹时域光谱扫描系统的扫描方法，要得到一个太赫兹时域波形通常需要几分钟的时间，无法实现样品的及时检测，这就大大制约了太赫兹时域光谱系统的应用。例如，使用太赫兹光谱作食品、药品成分的安全检测或是企业的原材料检测，质检部门每天要检测大量的样品，太赫兹光谱扫描速度慢就无法完成大批量的作业，无法满足实际应用的需求。

发明内容

本发明实施例提供一种扫描太赫兹时域光谱的光学装置、控制装置和系统，以提高太赫兹光谱的扫描速度。

一种扫描太赫兹时域光谱的光学装置，所述光学装置包括：飞秒激光器、用于将所述飞秒激光器发出的激光束分成泵浦光和探测光的分束镜、第二反射镜、第三反射镜、太赫兹发射器、太赫兹探测器、第一太赫兹聚焦镜、第二太赫兹聚焦镜、第一直角棱镜、慢速延迟线和用于将所述探测光反射出去的第一反射镜，所述光学装置还包括第二直角棱镜和快速延迟线，所述第二直角棱镜包括第一反射面和与所述第一反射面垂直的第二反射面；所述第二直角棱镜，用于通过所述第一反射面将所述第一反射镜反射到所述第一反射面的探测光反射至所述快速延迟线；所述快速延迟线，用于接收到音圈电机控制器的控制信号后，在高速往复运动的同时将所述第二直角棱镜反射的探测光高速折返至所述第二反射面；所述第二直角棱镜还用于通过所述第二反射面将所述快速延迟线折返至所述第二反射面的光束反射至所述第三反射镜；所述第三反射镜，用于将所述第二反射面反射的光束反射至所述太赫兹探测器，以使所述太赫兹探测器生成太赫兹信号。

一种扫描太赫兹时域光谱的控制装置，所述控制装置包括电脑主机、与所述电脑主机连接的慢速延迟电机控制器、发射器控制器和锁相放大器，其特征在于，所述控制装置还包括与所述电脑主机连接的音圈电机控制器和数据采集卡；所述音圈电机控制器，用于在收到所述电脑主机发送的指令后向快速延迟线发出控制信号以驱动所述快速延迟线中的音圈电机做高速往复运动；所述数据采集卡，用于高速采集太赫兹探测器生成并经所述锁相放大器放大的太赫兹信号后传输至所述电脑主机。