【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太赫兹波段材料测试，特别涉及一种太赫兹波段材料介电特性的测试系统和方法。
技术介绍
1、太赫兹波(thz)是一种介于微波和光波之间的电磁波，其同时具有微波的电子性和光波的光子性，因其具有穿透性强、使用安全性高(能量低)、方向性好和带宽高等优点，而被广泛应用在工业、农业、通讯、医疗、安检、军事等各个领域。
2、由于太赫兹波的产生手段有限，目前有关太赫兹波段材料特性的研究十分有限，当前主要采用thz时域光谱系统测试太赫兹波段材料的介电特性；然而，该系统搭建困难，并且存在设备体积较大和测试精度低的问题。
3、因此，基于上述问题，有必要提供一种太赫兹波段材料介电特性的测试系统和方法。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种赫兹波段材料介电特性的测试系统和方法，能够解决相关技术中的太赫兹波段材料的介电特性的测试系统搭建困难，设备体积大和测试精度低的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种太赫兹波段材料介电特性的测试系统，包括激光器、光分束器、发射器、检测台、第一反射器、第二反射器、探测器和信号处理器；其中：
3、所述检测台位于所述发射器和所述第一反射器之间，用于放置待测材料；
4、所述激光器发射的激光经过所述光分束器分为两路，第一路输出的激光进入所述发射器后转变为太赫兹波，所述太赫兹波穿过所述待测样品并传输至所述第一反射器，经所述第一反射器反射后进入所述探测器；第二路输出的激光经所述第二反射器反射后进入所述探测
5、第二路中输出的激光进入所述探测器后产生光生载流子，第一路中输出激光以太赫兹波形式进入所述探测器产生偏置电压，以使所述探测器中的光生载流子形成电流或电压，经所述信号处理器处理后，得到所述待测材料的电信号。
6、优选地，所述激光器为红外光激光器，包括第一红外光激光器和第二红外光激光器；其中，所述第一红外光激光器和所述第二红外光激光器中发射激光的频率差为0.1～10thz。
7、优选地，所述系统还包括光混频器和光放大器；其中：
8、所述第一红外光激光器和所述第二红外光激光器发射的激光分别经所述光混频器后混为一路，经所述光放大器放大后传输至所述光分束器中。
9、优选地，所述发射器为光混频型太赫兹发射器。
10、优选地，所述激光器为飞秒激光器。
11、优选地，所述发射器为光电导天线型太赫兹发射器。
12、优选地，所述探测器为未加电压偏置的光电导天线。
13、第二方面，本专利技术还提供了一种采用上述第一方面任一项所述的太赫兹波段材料介电特性的测试系统测试材料介电特性的方法，所述方法包括：
14、(1)分别获取相同厚度下标准材料和待测材料的电信号；其中，所述标准材料和所述待测材料的电信号均由太赫兹波段材料介电特性的测试系统测得；
15、(2)对所述标准材料的电信号和所述待测材料的电信号分别进行傅里叶变换，分别得到太赫兹波通过所述标准材料和所述待测材料后的幅度和相位；
16、(3)根据所述标准材料和所述待测材料的幅度和相位，计算得到所述待测材料的介电特性；其中，所述介电特性包括标准材料的吸收系数和折射率。
17、优选地，所述太赫兹波通过所述标准材料和所述待测材料后的幅度和相位是通过如下公式计算得到的：
18、
19、
20、式中，为所述标准材料的电信号，为所述待测材料的电信号，aref(f)为太赫兹波通过所述标准材料后的幅度，φref为太赫兹波通过所述标准材料后的相位，atest(f)为太赫兹波通过待测材料后的幅度，φtest为太赫兹波通过待测材料后的相位。
21、优选地，所述待测材料的介电特性是通过如下公式计算得到的：
22、
23、
24、式中，α(f)为所述待测材料的吸收系数，ntest(f)为所述待测材料的折射率，aref(f)为太赫兹波通过所述标准材料后的幅度，atest(f)为太赫兹波通过所述待测材料后的幅度，φref(f)为太赫兹波通过所述标准材料后的相位，φtest(f)为太赫兹波通过待测材料后的相位，nref(f)为所述标准材料的折射率，k为真空中的波数，d为所述待测材料的厚度。
25、本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
26、在本专利技术提供了一种太赫兹波段材料介电特性的测试系统和方法，该测试系统中，激光器发射的激光经过光分束器后分为两路，第二路中输出的激光进入探测器后产生光生载流子，第一路中输出激光以太赫兹波形式进入探测器产生偏置电压，以使探测器中的光生载流子形成电流或电压，经信号处理器处理后，得到待测材料的电信号。本专利技术中提供的材料介电特性测试系统，具有系统集成度高、测试精度高、成本低和测试结果可靠等优点。
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1.一种太赫兹波段材料介电特性的测试系统，其特征在于，包括激光器、光分束器、发射器、检测台、第一反射器、第二反射器、探测器和信号处理器；其中：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光器为红外光激光器，包括第一红外光激光器和第二红外光激光器；其中，所述第一红外光激光器和所述第二红外光激光器中发射激光的频率差为0.1～10THz。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光混频器和光放大器；其中：
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述发射器为光混频型太赫兹发射器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光器为飞秒激光器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述发射器为光电导天线型太赫兹发射器。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测器为未加电压偏置的光电导天线。
8.一种采用权利要求1至7中任一项所述的太赫兹波段材料介电特性的测试系统测试材料介电特性的方法，其特征在于，所述方法包括：
9.根据权利要求8中所述的方法，其特征
10.根据权利要求8中所述的方法，其特征在于，所述待测材料的介电特性是通过如下公式计算得到的：
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹波段材料介电特性的测试系统，其特征在于，包括激光器、光分束器、发射器、检测台、第一反射器、第二反射器、探测器和信号处理器；其中：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光器为红外光激光器，包括第一红外光激光器和第二红外光激光器；其中，所述第一红外光激光器和所述第二红外光激光器中发射激光的频率差为0.1～10thz。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光混频器和光放大器；其中：
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述发射器为光混频型太赫兹发射器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦宗，白杨，杨景轩，冀元，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：
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