本發(fā)明屬太赫茲測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有波導(dǎo)測試模塊的籠式結(jié)構(gòu)光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太赫茲波是指波長在3mm～30μm之間，頻率在0.1THz～10THz范圍內(nèi)，介于微波與紅外光波之間的電磁波。由于太赫茲波具有光子能量低、穿透性高、在大氣傳輸過程中損耗相對較小等特點(diǎn)，太赫茲技術(shù)在物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、安檢、軍用雷達(dá)、成像、通信等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景與重大的科學(xué)價(jià)值。在傳統(tǒng)的太赫茲光譜儀中應(yīng)用最廣泛的是太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)。通過相干探測，可以得到通過測試樣品后的太赫茲時(shí)域脈沖信號，其中包含了振幅與相位的全部信息，傅里葉變換后，便可得到測試樣品的透過率、吸收系數(shù)、光譜響應(yīng)等參數(shù)。波導(dǎo)在人類生產(chǎn)生活中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展，對于太赫茲波段的波導(dǎo)的研究激發(fā)了人們極大的興趣。目前，太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)集成度低，體積龐大，靈活性很低，測試光路由分立的光學(xué)器件搭建，限制了太赫茲光譜探測技術(shù)在特殊樣品如波導(dǎo)探測中的應(yīng)用。因此有必要提出改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題：提供一種具有波導(dǎo)測試模塊的籠式結(jié)構(gòu)光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，本發(fā)明將波導(dǎo)測試模塊集成于光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的籠式結(jié)構(gòu)中，使波導(dǎo)得到可靠定心和準(zhǔn)直，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，測試方便，可靠性高，適用于各種不同形狀和角度的樣品的測試。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：具有波導(dǎo)測試模塊的籠式結(jié)構(gòu)光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，具有光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ包括籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端和籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端上依次設(shè)有發(fā)射天線、發(fā)射端準(zhǔn)直透鏡和發(fā)射端聚焦透鏡，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端上依次設(shè)有接收端準(zhǔn)直透鏡、接收端聚焦透鏡和探測天線，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端和籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端之間設(shè)有籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ包括與籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端連接的籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端和與籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端連接的籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端和籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端之間設(shè)有波導(dǎo)測試模塊。

其中，所述波導(dǎo)測試模塊包括籠式轉(zhuǎn)接件Ⅰ、籠式轉(zhuǎn)接件Ⅱ、發(fā)射端籠式光闌、接收端籠式光闌、發(fā)射端籠式定心安裝座、接收端籠式定心安裝座以及波導(dǎo)；所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端一端通過籠式轉(zhuǎn)接件Ⅰ與籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端連接，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端中間設(shè)有發(fā)射端籠式光闌，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端另一端設(shè)有發(fā)射端籠式定心安裝座；所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端一端通過籠式轉(zhuǎn)接件Ⅱ與籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端連接，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端中間設(shè)有接收端籠式光闌，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端另一端設(shè)有接收端籠式定心安裝座；所述波導(dǎo)一端通過發(fā)射端籠式定心安裝座夾持且其端面與發(fā)射端籠式光闌緊貼，所述波導(dǎo)另一端通過接收端籠式定心安裝座夾持且其端面與接收端籠式光闌緊貼。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射端籠式光闌和接收端籠式光闌中間設(shè)有直徑與波導(dǎo)橫截面大小對應(yīng)的通光孔。

進(jìn)一步地，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端上的發(fā)射天線、發(fā)射端準(zhǔn)直透鏡和發(fā)射端聚焦透鏡以及籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端上的接收端準(zhǔn)直透鏡、接收端聚焦透鏡和探測天線之間的距離均可調(diào)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)：

1、本方案將波導(dǎo)測試模塊集成于光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的籠式結(jié)構(gòu)中，使測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，可靠性高，集成度高，體積小，靈活性強(qiáng)，有易于后期的升級改進(jìn)；

2、本方案中由于使用了籠式光闌與籠式定心安裝座對波導(dǎo)進(jìn)行安裝，使得測試的波導(dǎo)得到可靠穩(wěn)定的定心和準(zhǔn)直，并且波導(dǎo)的端面恰好位于光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的中心焦點(diǎn)位置，無需額外的調(diào)整，使測試更加方便，結(jié)構(gòu)簡單，測試準(zhǔn)確性高；

3、本方案中太赫茲發(fā)射端與太赫茲接收端均可獨(dú)立無限制放置，從而使光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對于各種形狀、各種角度的樣品進(jìn)行測試，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有籠式結(jié)構(gòu)光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中籠式轉(zhuǎn)接件Ⅰ和籠式轉(zhuǎn)接件Ⅱ的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中發(fā)射端籠式定心安裝座和接收端籠式定心安裝座的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1-4描述本發(fā)明的實(shí)施例。

具有波導(dǎo)測試模塊的籠式結(jié)構(gòu)光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，如圖2所示，具有光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ1，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ1包括籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端2和籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端3，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端2上依次設(shè)有發(fā)射天線7、發(fā)射端準(zhǔn)直透鏡8和發(fā)射端聚焦透鏡9，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端3上依次設(shè)有接收端準(zhǔn)直透鏡10、接收端聚焦透鏡11和探測天線12；所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端2上的發(fā)射天線7、發(fā)射端準(zhǔn)直透鏡8和發(fā)射端聚焦透鏡9以及籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端32上的接收端準(zhǔn)直透鏡10、接收端聚焦透鏡11和探測天線12之間的距離位置均可調(diào)，能夠滿足光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)要求，使得系統(tǒng)信號最大；上述的發(fā)射天線7和探測天線12均為三維可調(diào)，以便優(yōu)化系統(tǒng)的信號；發(fā)射天線7和探測天線12均帶有尾纖與電線，分別與飛秒光以及電信號輸入輸出相連接，使籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端2在飛秒光激勵以及偏壓的作用下輻射太赫茲波，使籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端3在飛秒光激勵下接收太赫茲波信號，輸出光電流信號。

所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端2和籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端3之間設(shè)有籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ4，如圖1所示，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ4包括與籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端2連接的籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端5和與籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端3連接的籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端6，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端5和籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端6之間設(shè)有波導(dǎo)測試模塊，具體的，所述波導(dǎo)測試模塊包括籠式轉(zhuǎn)接件Ⅰ13、籠式轉(zhuǎn)接件Ⅱ14、發(fā)射端籠式光闌15、接收端籠式光闌16、發(fā)射端籠式定心安裝座17、接收端籠式定心安裝座18以及波導(dǎo)19；所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端5一端通過籠式轉(zhuǎn)接件Ⅰ13與籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端2連接，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端5中間設(shè)有發(fā)射端籠式光闌15，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ發(fā)射端5另一端設(shè)有發(fā)射端籠式定心安裝座17；所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端6一端通過籠式轉(zhuǎn)接件Ⅱ14與籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端3連接，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端6中間設(shè)有接收端籠式光闌16，所述籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ接收端6另一端設(shè)有接收端籠式定心安裝座18；所述波導(dǎo)19一端通過發(fā)射端籠式定心安裝座17夾持且其端面與發(fā)射端籠式光闌15緊貼，所述波導(dǎo)19另一端通過接收端籠式定心安裝座18夾持且其端面與接收端籠式光闌16緊貼。其中，所述發(fā)射端籠式光闌15和接收端籠式光闌16中間設(shè)有直徑與波導(dǎo)19橫截面大小對應(yīng)的通光孔21，對述發(fā)射端籠式光闌15和接收端籠式光闌16的通光孔21孔徑進(jìn)行調(diào)節(jié)限制，使得透射的太赫茲波完全經(jīng)過所需測試的波導(dǎo)19后再被接收器接收；如圖3所示，所述籠式轉(zhuǎn)接件Ⅰ13和籠式轉(zhuǎn)接件Ⅱ14能夠?qū)⒒\式結(jié)構(gòu)Ⅰ1和籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ4的尺寸調(diào)整為實(shí)際測試樣品需要的尺寸；如圖4所示，所述發(fā)射端籠式定心安裝座17和接收端籠式定心安裝座18用于夾持固定波導(dǎo)19并對其進(jìn)行準(zhǔn)直。

本發(fā)明進(jìn)行波導(dǎo)測試時(shí)：先將光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)中間的連接件20取下，將波導(dǎo)測試模塊分別安裝于籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ發(fā)射端2和籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ接收端3上；將波導(dǎo)19一端用發(fā)射端籠式定心安裝座17夾持并插入，至波導(dǎo)19端面與發(fā)射端籠式光闌15緊貼，將發(fā)射端籠式光闌15的光闌大小調(diào)整至與波導(dǎo)19橫截面大小一致，將波導(dǎo)19的另一端用接收端籠式定心安裝座18夾持并插入，至波導(dǎo)19端面與接收端籠式光闌16緊貼，將接收端籠式光闌16的光闌大小調(diào)整至與波導(dǎo)橫截面大小一致；其中，本實(shí)施例中，光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的籠式結(jié)構(gòu)Ⅰ1尺寸為30mm，四個透鏡的焦距均為50.8mm，波導(dǎo)測試模塊的籠式結(jié)構(gòu)Ⅱ4尺寸為60mm，兩個籠式轉(zhuǎn)接件尺寸為30mm～60mm，飛秒激光器的中心波長是1550nm，重復(fù)頻率是100MHz；開始測試時(shí)，打開開關(guān)，使系統(tǒng)運(yùn)行，發(fā)射天線7以近似點(diǎn)光源的形式輻射太赫茲波，由發(fā)射端準(zhǔn)直透鏡8準(zhǔn)直，經(jīng)由發(fā)射端聚焦透鏡9聚焦至焦點(diǎn)位置，即此時(shí)波導(dǎo)19端面位置；太赫茲波在波導(dǎo)19中傳播后從另一個端面輻射，經(jīng)由接收端準(zhǔn)直透鏡10準(zhǔn)直后再由接收端聚焦透鏡11聚焦至探測天線12進(jìn)行探測，本實(shí)施例中所測試的太赫茲波導(dǎo)為圓柱體狀，長度為20cm，直徑為6mm。開啟系統(tǒng)，通過調(diào)整掃描區(qū)間即可找到通過波導(dǎo)后的太赫茲信號，從而可以得到波導(dǎo)的響應(yīng)，本發(fā)明中系統(tǒng)帶寬可以達(dá)到0.1～3.5THz，信噪比可以達(dá)到60dB，頻譜分辨率可達(dá)到5GHz，掃描精度為2μm。

本發(fā)明將波導(dǎo)測試模塊集成于光纖化太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的籠式結(jié)構(gòu)中，使波導(dǎo)得到可靠穩(wěn)定的定心和準(zhǔn)直，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，測試方便，可靠性高，適用于各種不同形狀和角度的樣品的測試，使用范圍廣。

上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。