[发明专利]太赫兹源波长测量仪校准装置及方法

说明书

本发明出太赫兹源波长测量仪校准装置及方法，针对傅立叶变换型太赫兹源波长测量仪和除傅立叶变换型太赫兹源波长测量仪之外的其它类型的波长测量仪，采用相应的校准装置及方法进行校准，实现不同测量原理太赫兹源波长测量仪的校准。对应除傅立叶变换型太赫兹源波长测量仪之外其它类型的太赫兹源波长测量仪，采用太赫兹标准频率源法对其进行校准；对应傅立叶变换型类型的太赫兹源波长测量仪，采用太赫兹特征波长标准器法对其进行校准；该校准方法解决了(0.1～5)THz波段范围内太赫兹源波长测量仪的校准难题，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光学计量技术领域，主要涉及太赫兹计量技术领域，尤其涉及一种太赫兹源波长测量仪校准装置及方法。

背景技术

太赫兹波段位于红外和微波之间，太赫兹技术是国际上重点研究的交叉性前沿技术，广泛应用于通讯、反恐、医学、安检和天文观测等领域。其中太赫兹源是太赫兹技术研究的一个基础和前提，而太赫兹源波长是制约系统性能的关键因素。太赫兹源波长测量仪是测量太赫兹源波长或频率参数的仪器，其准确程度直接影响太赫兹源的性能，因此，迫切需要对太赫兹源波长测量仪进行校准，提高太赫兹源波长测量的准确度。

目前，用来测量太赫兹源波长的波长测量仪按照测量原理主要可分为：法布里-玻罗干涉式、斐索干涉式、傅立叶变换干涉式、外差混频式、光栅分光式等，这些波长测量仪采用不同的原理实现太赫兹源波长的测量，但是，缺乏太赫兹源波长测量仪的校准方法，导致测量准确度无法评估。因此，本发明针对不同原理类型的太赫兹源波长测量仪，提出了对应的太赫兹源波长测量仪校准方法，实现多种太赫兹源波长测量仪的校准。

英国NPL针对太赫兹时域光谱仪的光谱和频率，研制了光谱校准器。其中，光谱校准器分为两种，包括硅晶片标准具和一氧化碳气体室。硅晶片标准具由两面可调节的高电阻率硅晶片组成，校准光谱范围为：(0.1～4)THz，最大光谱分辨率：1GHz。校准时把硅晶片标准具放置在时域光谱仪光学系统焦点位置，时域光谱仪内部太赫兹光源经过硅晶片标准具反射或透射后，形成波长不同的光谱带。一氧化碳气体室采用聚四氟乙烯窗口，内部充满了一氧化碳气体，利用一氧化碳气体的太赫兹吸收线，对太赫兹时域光谱仪的光谱进行计量，其特点是：在(0.5～2.5)THz范围内具有均匀的峰值曲线，光谱分辨率小于1GHz；相对峰值光谱强度可变。但是太赫兹时域光谱仪是用于测量材料的特征波长参数的仪器，不能用于测量太赫兹源的波长。

目前尚未看到有针对不同测量原理太赫兹源波长测量仪校准方法的公开报道。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明出太赫兹源波长测量仪校准装置及方法，针对傅立叶变换型太赫兹源波长测量仪和除傅立叶变换型太赫兹源波长测量仪之外的其它类型的波长测量仪，采用相应的校准装置及方法进行校准，实现不同测量原理太赫兹源波长测量仪的校准。

本发明的技术方案为：

所述一种太赫兹源波长测量仪校准装置，其特征在于：针对非傅立叶变换型太赫兹源波长测量仪，采用太赫兹标准频率源、准直光学系统和计算机进行波长参数校准；所述准直光学系统将接收到的太赫兹辐射先准直后聚焦至被校太赫兹源波长测量仪，准直光学系统中心和被校太赫兹源波长测量仪中心位于同一光轴上，太赫兹标准频率源位于准直光学系统焦点处；准直光学系统采用太赫兹透镜组或太赫兹抛物面镜组；计算机完成测量结果数据采集、处理和显示。

进一步的优选方案，所述一种太赫兹源波长测量仪校准装置，其特征在于：所述太赫兹标准频率源波长标准值λ_s已知，覆盖的波长范围为60μm～3000μm，具备单波长输出功能。

利用上述校准装置对太赫兹源波长测量仪进行校准的方法，其特征在于：对非傅立叶变换型太赫兹源波长测量仪进行波长参数校准，包括以下步骤：

步骤1：将太赫兹标准频率源放置于光路中，位于准直光学系统焦点处，并与准直光学系统和被校太赫兹源波长测量仪位于同一光轴上；