本实用新型专利技术涉及一种基于音圈电机快速扫描的太赫兹时域光谱探测系统，包括：光纤飞秒激光器用于产生飞秒脉冲激光；分束镜用于将飞秒脉冲激光分为泵浦光和探测光；慢速扫描时间延迟线用于直线往复运动和反射泵浦光；太赫兹发射器用于接收泵浦光和发射太赫兹辐射；太赫兹透镜组用于将太赫兹辐射从待测样品测量位置透射；快速扫描时间延迟线用于高速直线往复运动和反射探测光；太赫兹探测器用于接收探测光和太赫兹辐射并输出探测信号；数据处理模块用于高速采集处理探测信号，控制快速和慢速扫描时间延迟线、样品台运动，用于产生太赫兹源的偏置电场。本实用新型专利技术通过快速扫描时间延迟线高速往复运动和高速信号采集处理，实现太赫兹时域光谱的快速扫描。兹时域光谱的快速扫描。兹时域光谱的快速扫描。
【技术实现步骤摘要】
一种基于音圈电机快速扫描的太赫兹时域光谱探测系统
[0001]本技术涉及太赫兹探测
，特别是涉及一种基于音圈电机快速扫描的太赫兹时域光谱探测系统。
技术介绍
[0002]太赫兹时域光谱技术能够同时探测太赫兹波的振幅和相位信息，在生物学、医学、材料科学、无损检测和安全检查等许多领域表现出巨大的应用潜力。太赫兹时域光谱技术是基于飞秒激光的泵浦探测技术，多数情况下测量太赫兹光谱时需要使用光学延迟线得到时间取样。目前，太赫兹时域光谱系统普遍采用机械平移台所获取的扫描光学延迟线进行采样探测，对泵浦光进行调制，然后利用锁相探测技术获得太赫兹信号电场振幅和相位信息。
[0003]现有光学延迟线通常是利用电机通过同步带、螺杆或滚珠丝杠转换等间接传动实现电动平移台的运动。这种机械传动存在着运动阻力较大、响应较慢且滞后等不足之处，因而限制其扫描速度的进一步提高。
[0004]因此，由于内部光学延迟线的机械惯性加上现有锁相放大器硬件本身的原因，在处理速度上难以突破瓶颈，系统测量太赫兹脉冲信号的时间往往比较长，不易实现信号的快速扫描。而在实际应用中往往需要缩短太赫兹脉冲的探测时间来减少系统中不利因素的影响。
技术实现思路
[0005]本技术的目的是提供一种基于音圈电机快速扫描的太赫兹时域光谱探测系统，解决了传统太赫兹时域光谱探测系统中延迟线扫描速度慢、太赫兹信号采集速度低的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0007]一种基于音圈电机快速扫描的太赫兹时域光谱探测系统，包括：
[0008]光纤飞秒激光器，用于产生飞秒脉冲激光；
[0009]分束镜，设置在所述光纤飞秒激光器的出射光路上，用于将所述飞秒脉冲激光分为泵浦光和探测光；
[0010]第一直角棱镜，设置在所述泵浦光路上，用于对所述泵浦光进行第一次反射；
[0011]慢速扫描时间延迟线，设置在所述第一直角棱镜的第一反射光路上，用于对第一直角棱镜第一次反射的泵浦光进行反射；所述第一直角棱镜对慢速扫描时间延迟线反射的泵浦光进行第二次反射；
[0012]太赫兹发射器，设置在所述第一直角棱镜的第二反射光路上，用于接收第一直角棱镜第二次反射的泵浦光并发射太赫兹辐射；
[0013]太赫兹透镜组，设置在所述太赫兹发射器的发射光路上，用于通过所述太赫兹辐射对样品台上的待测样品测量位置进行透射；
[0014]第二直角棱镜，设置在所述探测光路上，用于对所述探测光进行第一次反射；
[0015]快速扫描时间延迟线，设置在所述第二直角棱镜的第一反射光路上，用于对第二直角棱镜第一次反射的探测光进行反射；所述第二直角棱镜对快速扫描时间延迟线反射的探测光进行二次反射；
[0016]太赫兹探测器，设置在所述第二直角棱镜的第二反射光路上，用于接收第二次直角棱镜第二次反射的探测光以及从所述待测样品测量位置透射的太赫兹辐射，输出模拟探测信号；
[0017]数据处理模块，分别与所述慢速扫描时间延迟线、太赫兹发射器、快速扫描时间延迟线、样品台和所述太赫兹探测器连接，用于采集和处理所述模拟探测信号，用于控制所述快速扫描时间延迟线、所述慢速扫描时间延迟线和所述样品台的运动，以及用于在所述太赫兹发射器中产生太赫兹源的偏置电场。
[0018]可选地，所述数据处理模块包括：
[0019]锁相放大器，与所述太赫兹探测器连接，用于输出固定频率的参考方波电平信号，并对所述模拟探测信号进行滤波放大；
[0020]电压放大器，分别与所述太赫兹发射器和所述锁相放大器连接，用于对所述参考方波电平信号进行放大，并将放大后的参考方波电平信号传输至所述太赫兹发射器中产生太赫兹源的偏置电场；
[0021]数据采集卡，与所述锁相放大器连接，用于对滤波放大后的模拟探测信号进行数模转换，并将转换后的数字信号进行采集探测，产生检测信号；
[0022]音圈电机控制器，与所述快速扫描时间延迟线连接，用于驱动所述快速扫描时间延迟线进行运动，并实时改变和记录入射探测光和反射探测光之间的光程差；
[0023]步进电机控制器，分别与所述慢速扫描时间延迟线和所述样品台连接，用于驱动所述慢速扫描时间延迟线和所述样品台的运动，并实时改变和记录入射入射泵浦光和反射泵浦光之间的光程差；
[0024]智能终端，分别与所述数据采集卡、音圈电机控制器和所述步进电机控制器连接，用于处理所述检测信号；用于发送控制信号，所述音圈电机控制器、所述步进电机控制器和所述样品台在所述控制信号的作用下驱动所述快速扫描时间延迟线、慢速扫描时间延迟线和所述样品台运动。
[0025]可选地，所述太赫兹发射器包括：
[0026]发射器控制器，与所述电压放大器连接，用于将所述放大后的参考方波电平信号传输至所述太赫兹控制器的电极中，以给发射太赫兹辐射的太赫兹源提供偏置电场。
[0027]可选地，所述太赫兹探测器包括：
[0028]探测器控制器，与所述锁相放大器连接，用于在所述第二次直角棱镜第二次反射的探测光和从所述待测样品测量位置透射的太赫兹辐射的共同作用下产生探测信号，并将所述探测信号转化为模拟探测信号发送至所述锁相放大器。
[0029]可选地，所述快速扫描时间延迟线包括：
[0030]第二光束回返镜，用于反射第二次直角棱镜第二次反射的探测光；
[0031]音圈电机，用于在所述控制信号的作用下带动所述第二光束回返镜进行直线往复运动。
[0032]可选地，所述慢速扫描时间延迟线包括：
[0033]第一光束回返镜，用于反射第一次直角棱镜第二次反射的泵浦光；
[0034]步进电机，用于在所述控制信号的作用下带动所述第一光束回返镜进行直线往复运动。
[0035]可选地，所述太赫兹透镜组包括：
[0036]第一太赫兹准直透镜，设置在所述太赫兹发射器的出射光路上，用于将所述太赫兹辐射进行准直；
[0037]第一太赫兹聚焦透镜，设置在所述第一太赫兹准直透镜的透射光路上，用于将准直后的太赫兹辐射聚焦于所述样品台的待测样品测量位置并进行透射；
[0038]第二太赫兹准直透镜，设置在所述第一太赫兹聚焦透镜的透射光路上，用于经过所述待测样品测量位置后的太赫兹辐射进行二次准直；
[0039]第二太赫兹聚焦透镜，设置在所述第二太赫兹准直透镜的透射光路上，用于将二次准直后的太赫兹辐射进行二次聚焦，并将二次聚焦后的太赫兹辐射射入所述太赫兹探测器上。
[0040]可选地，所述太赫兹时域光谱检测系统，还包括：
[0041]第一平面反射镜，设置在所述第一直角棱镜的第二反射光路上，用于对第一次直角棱镜第二次反射的泵浦光进行反射；
[0042]第二平面反射镜，设置在所述第一平面反射镜的反射光路上，用于将所述第一平面反射镜反射的泵浦光反射至所述太赫兹发射器上。
[0043]可选地，所述太赫兹时域光谱检测系统，还包括：
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于音圈电机快速扫描的太赫兹时域光谱探测系统，其特征在于，包括：光纤飞秒激光器，用于产生飞秒脉冲激光；分束镜，设置在所述光纤飞秒激光器的出射光路上，用于将所述飞秒脉冲激光分为泵浦光和探测光；第一直角棱镜，设置在泵浦光路上，用于对所述泵浦光进行第一次反射；慢速扫描时间延迟线，设置在所述第一直角棱镜的第一反射光路上，用于对第一直角棱镜第一次反射的泵浦光进行反射；所述第一直角棱镜对慢速扫描时间延迟线反射的泵浦光进行第二次反射；太赫兹发射器，设置在所述第一直角棱镜的第二反射光路上，用于接收第一直角棱镜第二次反射的泵浦光并发射太赫兹辐射；太赫兹透镜组，设置在所述太赫兹发射器的发射光路上，用于通过所述太赫兹辐射对样品台上的待测样品测量位置进行透射；第二直角棱镜，设置在探测光路上，用于对所述探测光进行第一次反射；快速扫描时间延迟线，设置在所述第二直角棱镜的第一反射光路上，用于对第二直角棱镜第一次反射的探测光进行反射；所述第二直角棱镜对快速扫描时间延迟线反射的探测光进行二次反射；太赫兹探测器，设置在所述第二直角棱镜的第二反射光路上，用于接收第二次直角棱镜第二次反射的探测光以及从所述待测样品测量位置透射的太赫兹辐射，输出模拟探测信号；数据处理模块，分别与所述慢速扫描时间延迟线、太赫兹发射器、快速扫描时间延迟线、样品台和所述太赫兹探测器连接，用于采集和处理所述模拟探测信号，用于控制所述快速扫描时间延迟线、所述慢速扫描时间延迟线和所述样品台的运动，以及用于在所述太赫兹发射器中产生太赫兹源的偏置电场。2.根据权利要求1所述的基于音圈电机快速扫描的太赫兹时域光谱探测系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：锁相放大器，与所述太赫兹探测器连接，用于输出固定频率的参考方波电平信号，并对所述模拟探测信号进行滤波放大；电压放大器，分别与所述太赫兹发射器和所述锁相放大器连接，用于对所述参考方波电平信号进行放大，并将放大后的参考方波电平信号传输至所述太赫兹发射器中产生太赫兹源的偏置电场；数据采集卡，与所述锁相放大器连接，用于对滤波放大后的模拟探测信号进行数模转换，并将转换后的数字信号进行采集探测，产生检测信号；音圈电机控制器，与所述快速扫描时间延迟线连接，用于驱动所述快速扫描时间延迟线进行运动，并实时改变和记录入射探测光和反射探测光之间的光程差；步进电机控制器，分别与所述慢速扫描时间延迟线和所述样品台连接，用于驱动所述慢速扫描时间延迟线和所述样品台的运动，并实时改变和记录入射泵浦光和反射泵浦光之间的光程差；智能终端，分别与所述数据采集卡、音圈电机控制器和所述步进电机控制器连接，用于处理所述检测信号；用于发送控制信号，所述音圈电机控制器、所述步进电机控制器和所述
样品台在所述控制信号的作用下驱动所述快速扫描时间延迟线、慢速扫描时间延迟线和所述样品台运动。3.根据权利要求2所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：石晶健，
申请(专利权)人：蔚云光电南京有限公司，
类型：新型
国别省市：
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