[发明专利]一种太赫兹光谱探测系统及方法

权利要求书

1.一种太赫兹光谱探测系统，其特征在于：所述太赫兹光谱探测系统包括调制模块、选模模块、探测光路以及探测模块，其中，调制模块输出信号至选模模块，选模模块与探测光路以及探测模块依次光路连通；选模模块由探测模块控制；所述选模模块包括THz QCL和选模光栅，其中THz QCL接收调制模块的调制信号，发射激光光束至选模光栅并借助于选模光栅输出单模信号；THz QCL和选模光栅两者同置于一温度低于25K的真空腔体内，所述调制模块、探测光路以及探测模块置于真空腔体外的非真空环境中；

所述探测模块包括探测器和控制显示器，探测器获取由汇聚透镜汇聚的单模信号并将其传输到控制显示器；所述探测器采用常温的THz探测器。

2.如权利要求1所述的太赫兹光谱探测系统，其特征在于：所述调制模块包括用以产生直流偏置信号的直流单元、用于产生射频信号的射频单元以及用于接收直流偏置信号和射频信号的梯形偏置器，该偏置器将接收到的直流偏置信号和射频信号耦合并输出至选模模块。

3.如权利要求1所述的太赫兹光谱探测系统，其特征在于：所述THz QCL包括QCL谐振腔，该QCL谐振腔一端设有用于光束汇聚的发射透镜，另一端则设有输出单模信号的出射端。

4.如权利要求3所述的太赫兹光谱探测系统，其特征在于：所述发射透镜采用超球面镜，且该超球面镜表面与QCL出射端的端面均镀有减反膜。

5.如权利要求3或4所述的太赫兹光谱探测系统，其特征在于：所述选模光栅与一旋转电机相连由其带动旋转，该旋转电机则与探测模块电连接。

6.如权利要求3所述的太赫兹光谱探测系统，其特征在于：所述探测光路包括一组汇聚透镜，将来自QCL谐振腔出射端的单模信号光传输至探测模块。

7.一种太赫兹光谱探测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：提供用于将直流偏置信号和射频信号耦合的调制模块；

步骤S2：提供一温度低于25K的真空腔体，将对来自S1中经耦合的调制信号进行单一纵模信号输出的选模模块同置于所述真空腔体内，其中，所述选模模块包括THz QCL和选模光栅，S1中产生的调制信号驱动THz QCL发射THz信号至选模光栅，选模光栅调整衍射角并将选模之后的单模信号衍射反馈至QCL的谐振腔，并输出单一纵模信号；

步骤S3：在所述真空腔体外提供对S2中单一纵模信号进行光路传输的探测光路；

步骤S4：在所述真空腔体外提供对经S3中探测光路传输的信号确定THz频谱中特定频点响应并显示的探测模块；所述探测模块包括探测器和控制显示器，探测器获取由汇聚透镜汇聚的单模信号并将其传输到控制显示器；所述探测器采用常温的THz探测器；

步骤S5：调整选模光栅的衍射反馈角，实现不同模式的选择，重复上述S2-S4，获取不同频点的响应值，对所测试的频谱数据按照模式频点进行光谱数据还原，从而得到全频段THz透射光谱数据。

8.根据权利要求7所述的太赫兹光谱探测方法，其特征在于：

在S1中，打开调制模块中的射频单元和直流单元以分别产生射频信号和直流偏置信号，两信号通过梯形偏置器耦合产生调制信号；

在S3中，所述S2中单一纵模信号，经由低衰减的THz汇聚透镜汇聚至样品处，并将携带有样品信息的信号经汇聚透镜汇聚并传输至探测模块；

在S4中，探测模块从携带有样品信息的信号中获取单频点的THz信号强度并传输至其控制显示器。