[发明专利]基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置及其测量方法

权利要求书

1.基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置，包括衍射器件、衍射控制器、探测器和计算处理单元，其特征在于，待测太赫兹波经由衍射器件后形成太赫兹频率的衍射波，衍射波在衍射控制器的不同控制条件作用下被探测器所接收；所述衍射器件可令不同频率的入射太赫兹波形成不同的衍射波强度角分布，所述衍射控制器用来改变透过衍射器件的太赫兹衍射波在探测器位置处的衍射场分布，使得固定频率的入射太赫兹波在衍射控制器不同控制条件作用下被太赫兹波探测器所接收到的衍射波强度互不相同；所述计算处理单元用来接收探测器的测量结果，并该测量结果去除噪声后代入到以下矩阵方程(1)或(2)的增广矩阵的各行单元中：

或者

其中，P(f₁),P(f₂),…P(f_n)为待测太赫兹波中各频率分量f₁,f₂,…f_n的大小，P(λ₁),P(λ₂),…P(λ_n)为待测太赫兹波中各波长分量λ₁,λ₂,…λ_n的大小；C_ij表示在衍射控制器第j个控制参数下，频率为f_i或者波长为λ_i的太赫兹波在发生衍射与不发生衍射的情况下，探测器所探测到的值分别减去环境噪声后的两者的比值，其中，i＝1,2,…n，j＝1,2,…n；解矩阵方程(1)或(2)，并将所得结果进行线性拟合和频谱定标就可得到待测太赫兹波谱线。

2.根据权利要求1所述的基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述太赫兹波谱测量装置还包括设置于衍射器件之前的太赫兹波准直装置。

3.根据权利要求2所述的基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述太赫兹波准直装置包括两个共焦的太赫兹波透镜以及设置于两个透镜之间共同焦点处的小孔光阑；或者所述太赫兹波准直装置包括两个共焦的太赫兹波反射镜以及设置于两个反射镜之间共同焦点处的小孔光阑。

4.根据权利要求1所述的基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述衍射控制器通过光调制、电调制、机械调制或者以上调制方法的组合，来改变衍射器件中介质的形状、尺寸、分布、结构、介电常数、电导率或者折射率，或者改变衍射器件与探测器之间的相对位置或者放置角度，从而使得探测器位置处的太赫兹波衍射波的场强分布发生变化。

5.根据权利要求1至4之一所述的基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述衍射器件包括等离子体频率小于太赫兹波频率的本征半导体，所述本征半导体的表面与太赫兹波传输方向垂直或者与太赫兹波传输方向呈固定角度；所述衍射控制器包括激光器和空间光调制器，激光器发出的激光通过空间光调制器呈现出的激光图案信号照射在所述本征半导体的表面。

6.根据权利要求1至4之一所述的基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述衍射器件包括宽频可控液晶阵列，所述衍射控制器通过电场控制液晶阵列不同部位液晶分子的排列，使得宽频太赫兹波在液晶阵列不同部位的透射率各不相同，在透射率高的位置处透射出衍射波。

7.根据权利要求1至4之一所述的基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述衍射器件包括金属平板或者金属薄膜，在金属平板或者金属薄膜上有序或者无序分布有一个或者多个可以透过太赫兹波的衍射孔或衍射缝；所述衍射控制器可以移动金属平板或者金属薄膜或者探测器，控制金属平板或者金属薄膜与探测器之间的相对位置或者放置角度。

8.根据权利要求1至4之一所述的基于衍射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述衍射器件与探测器之间还设有折射器件，折射器件可以使得透过衍射装置后的太赫兹衍射波的传播方向发生变化；所述衍射控制器通过光调制、电调制、机械调制或者以上调制方法的组合，来改变折射器件中介质的形状、尺寸、分布、结构、介电常数、电导率或者折射率，或者改变折射器件与衍射器件、探测器之间的相对位置或者放置角度，从而使得探测器位置处的太赫兹波衍射波的场强分布发生变化。