快速THz-TDS光學延遲線的設計及數字鎖相放大技術的研究.pdf

1、近年來，THz研究逐漸成為很多國內外研究所和高校的熱門研究方向。在THz-TDS技術中，THz脈沖信號的探測速度與信號的信噪比是影響THz成像和THz探測的兩個主要因素，因而提高THz-TDS中信號的信噪比與探測速度具有重要的意義。
　　本論文主要分為兩個部分，即快速光學延遲線的設計和相位漂移補償型自適應數字鎖相放大算法的設計。為了提高對THz脈沖信號的探測速度，基于漸開線原理設計了快速光學延遲線裝置，該裝置的延遲距離為40.03

2、6mm，延遲時間為133.45ps，線性度誤差為0.419％，平穩(wěn)性誤差為0.806％，掃描頻率為20Hz。為了改進鎖相放大器的性能，提出了正交矢量相位漂移補償型自適應數字鎖相放大算法，采集到的THz信號的信噪比在68dB以上。
　　本論文主要的工作和創(chuàng)新點為:
　　1、首次提出基于漸開線原理的快速光學延遲線裝置。根據光電導式THz-TDS系統(tǒng)及等效時間采樣原理，分析了漸開線的基本原理并建立數學模型，推導了光學延遲線裝置的延

3、遲距離公式;對延遲裝置結構設計進行了分析;對轉軸零件進行有限元-模態(tài)分析;對裝置中的旋轉轉軸與漸開線曲面基圓的偏心誤差進行了分析;對光束通過延遲線裝置后的光斑畸變進行了理論與實驗分析。
　　2、對延遲線的性能參數進行測試與分析。采用邁克爾遜干涉技術，對延遲線裝置的延遲線性度、延遲平穩(wěn)性、延遲距離和掃描頻率進行了實驗驗證。對比常用光學延遲線，該裝置能夠提供較大的延遲距離和較高的掃描頻率，同時具有線性度好、平穩(wěn)性好等優(yōu)點。