[发明专利]基于单元胞立体相位光栅和互参考技术的THz光谱仪

摘要

本发明公开了一种基于单元胞立体相位光栅和互参考技术的THz光谱仪，光谱仪包括太赫兹光源、前置会聚透镜、前置视场光阑、准直镜、单元胞立体相位光栅、后置会聚透镜、样品室、探测器、探测器控制处理系统、控制采集处理计算机。所述单元胞立体相位光栅采用特殊的单元胞结构，通过控制槽深，引入附加光程，对衍射太赫兹波进行相位调制，使衍射太赫兹波的能量集中于±1级，所述互参考技术再利用±1级衍射光高效、实时地获取背景谱和背景光被测量目标透射或反射的测试谱，再通过归一化技术消除相位调制带来的光谱失真情况，通过互参考技术得到最终的样品透射或反射谱。所述光谱仪能实时、高效获取被测量目标全太赫兹波段的光谱信息。

主权项

1.一种基于单元胞立体相位光栅和互参考技术的THz光谱仪，它包括依据光路传输依次排列的太赫兹光源(1)，前置会聚透镜(2)、前置视场光阑(3)、准直镜(4)、单元胞立体相位光栅(5)、后置会聚透镜(6)、后置孔径光阑(7)、样品室(8)、左线阵探测器(10)、空室(9)、右线阵探测器(11)，左线阵探测器(10)和右线阵探测器(11)还依次连接有左线阵探测器控制处理系统(12)、右线阵探测器控制处理系统(13)和控制采集处理计算机(14)，其特征在于：所述的THz光谱仪依据光路传输依次排列有太赫兹光源(1)，前置会聚透镜(2)、前置视场光阑(3)、准直镜(4)、单元胞立体相位光栅(5)、后置会聚透镜(6)、后置孔径光阑(7)、样品室(8)、左线阵探测器(10)、空室(9)、右线阵探测器(11)，左线阵探测器(10)连接有左线阵探测器控制处理系统(12)，右线阵探测器(11)连接有右线阵探测器控制处理系统(13)；左线阵探测器控制处理系统(12)、和右线阵探测器控制处理系统(13)与控制采集处理计算机(14)相连；所述的THz光谱仪可选择透射或反射模式工作，在透射模式下，旋转电机(15)位于初始位置，样品室(8)前表面与后置会聚透镜(6)光轴相垂直，左线阵探测器(10)在导轨(16)的初始位置与后置会聚透镜(6)后焦面相重合；在透射模式下，太赫兹光源(1)辐射的平行太赫兹波经前置会聚透镜(2)收集，经前置视场光阑(3)的空间滤波被前置准直镜(4)准直，平行入射单元胞立体相位光栅(5)发生衍射，衍射光经过后置会聚透镜(6)后被后置孔径光阑(7)滤去除±1级衍射光外的杂散光，±1级衍射光分别经过样品室(8)透射和空室(9)衰减后分别由左线阵探测器(10)和右线阵探测器(11)探测，最后经左线阵探测器控制处理系统(12)、右线阵探测器控制处理系统(13)和控制采集处理计算机(14)归一化处理与互参考处理的得到样品的透射谱；在反射模式下，旋转电机(15)通过旋转调整样品室(8)角度以调整反射谱位置，左线阵探测器(10)在导轨(16)上调整位置直至左线阵探测器(10)与后置会聚透镜(6)由样品室(8)前表面所成的后焦面像面位置重合；在反射模式下，±1级衍射光分别经过样品室(8)反射和空室(9)衰减后分别由左线阵探测器(10)和右线阵探测器(11)探测，最后经左线阵探测器控制处理系统(12)、右线阵探测器控制处理系统(13)和控制采集处理计算机(14)归一化处理与互参考处理得到样品的反射谱。