太赫兹时域光谱

激光原理及应用,蒋红梅112021602,太赫兹时域光谱技术,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透射型太赫兹时域光谱技术反射型太赫兹时域光谱技术小结,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。,2004年,美国MIT将太赫兹科技评为“改变未来世界的十大技术”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。,2.太赫兹时域光谱技术的优势,1)具有大约0.15THz的带宽，这样大的带宽用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。,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,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。,4.小结,透射型太赫兹时域光谱系统在实验调节上比较方便，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