太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)應(yīng)用.pdf

1、太赫茲科學(xué)技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)研究一個(gè)非常重要的前沿領(lǐng)域。太赫茲技術(shù)在物理學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、天文學(xué)、信息技術(shù)以及國(guó)防科技等方面有著巨大的應(yīng)用前景。其中太赫茲時(shí)域光譜(THz-TDS，Terahertz Time DomainSpectroscopy)技術(shù)，成為重要的太赫茲技術(shù)之一，有著廣泛的應(yīng)用。通過(guò)太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)得到樣品的光譜信息為時(shí)域的電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)傅里葉變換之后就可以得到樣品頻域上的幅度和相位的信息，這一特點(diǎn)使得此技術(shù)的應(yīng)用研究得

2、到了極大的關(guān)注。本論文的主要工作就是在實(shí)驗(yàn)室搭建透射式、反射式太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，并應(yīng)用于有毒氣體一氧化碳的太赫茲吸收譜、石墨烯的太赫茲透射光譜和隨機(jī)圓環(huán)超材料的太赫茲反射光譜的探測(cè)。論文的具體工作內(nèi)容如下:
　　利用實(shí)驗(yàn)室中心波長(zhǎng)1550nm的光纖飛秒激光器、光電導(dǎo)天線搭建太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)。在系統(tǒng)中使用不同長(zhǎng)度的色散補(bǔ)償光纖提高系統(tǒng)的帶寬，利用零級(jí)半波片提高光電導(dǎo)天線輻射太赫茲脈沖的功率。并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)系統(tǒng)，搭建透射式和反射

3、式太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)。
　　利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備搭建太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的光程差為200mm，這樣使系統(tǒng)的頻域分辨率達(dá)到了1.5GHz，應(yīng)用于一氧化碳?xì)怏w的太赫茲吸收光譜的測(cè)量，得到了一氧化碳在0.4-1.2THz內(nèi)的吸收峰，并將測(cè)量的一氧化碳的太赫茲吸收峰位置和JPL標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了對(duì)比，二者吻合很好。此外對(duì)比了一氧化碳太赫茲吸收峰與短波紅外吸收峰，證明了太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)應(yīng)用于一氧化碳?xì)怏w探測(cè)具有更高的靈敏度。
　　改

4、進(jìn)太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)光路，使平行的太赫茲光束聚焦，測(cè)量石墨烯在1550nm激勵(lì)光作用下太赫茲的透射光譜。并改變1550nm激勵(lì)光的功率，發(fā)現(xiàn)樣品的太赫茲透射率隨激勵(lì)光功率的增加而減小。實(shí)驗(yàn)證明，調(diào)控外加激勵(lì)光的功率，石墨烯可應(yīng)用于對(duì)透射太赫茲波的調(diào)制。
　　改進(jìn)太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)光路，轉(zhuǎn)動(dòng)光電導(dǎo)天線發(fā)射器和探測(cè)器，使得太赫茲光束可以從不同的角度發(fā)射并探測(cè)。用此系統(tǒng)測(cè)量了隨機(jī)圓環(huán)超材料不同入射角度的太赫茲反射譜以及太赫茲漫反射譜，驗(yàn)