赫兹反射镜相对位置或角度改变的方向。
[0119] 实施例9:
[0120] 上述所有实施例中，准直装置2除了采用如图5中的太赫兹凸透镜外，还可以采用 太赫兹反射镜20。如图17所示的太赫兹波准直装置2的结构包括两个共焦的太赫兹波反透 镜20,两个太赫兹波反透镜20共同的焦点处设置有光阑17,待测太赫兹波通过该光学准直 装置2后即可转变为平行传输的太赫兹波。这样不仅使得只有平行传输的太赫兹波才能入 射到该太赫兹波谱测量装置，而且限定了待测太赫兹波的波束宽度，有利于提高测量的准 确度。
[0121] 实施例10:
[0122] 上述实施例1-9中，太赫兹波1透过散射器件22后形成太赫兹散射波4,因此该太赫 兹散射波4是太赫兹波正向散射产生的。形成正向散射的前提是散射器件22或散射器件的 基底是透明的。正向散射的特点是探测器5与入射的太赫兹波1分别在散射器件22的两侧分 布。
[0123] 散射除了正向散射，还有反向散射。反射散射的特点是探测器5与入射的太赫兹波 1在散射器件22的同侧分布。前述实施例1-9中的探测器也可以通过探测反向散射的太赫兹 散射波进行波谱测量。不仅如此，当散射器件或散射器件的基底是非透明材料制成时，太赫 兹正向散射波无法透过散射器件22,此时只能通过反向散射进行波谱测量。比如:在实施例 6、实施例7中散射器件22可以由具有粗糙表面的TPX或PTFE薄片构成，此时探测器5既可以 测正向散射波，也可以测反向散射波。但如果实施例6、实施例7中散射器件22是由具有粗糙 表面17的金属薄片32构成时，探测器5只能通过测量反向散射波进行波谱测量，如图18所示 为波谱测量结构示意图。再如，实施例1、实施例2、实施例3中，本征半导体薄片3如果有一个 金属的基底，探测器5也只能通过测量反向散射波的强度进行波谱测量。
[0124] 实施例11:
[0125] 上述太赫兹波谱测量方法的步骤1中，除了"将所述探测器所能探测的频率范围等 分为η个频率宽度为△ f的频段，η为大于3的整数，各波长段的中心波长为，f2，…fn"外，也 可以采用"将所述探测器所能探测的波长范围等分为η个波长间隔为△ λ的波段，n为大于3 的整数，各波段的中心波长为λ1，λ2，…λη"。其余各步骤中将频率换成波长，同样的方法也可 以实现太赫兹波谱复原。
[0126] 以上的多个实施例仅是便于公众理解本发明的技术方案，而并非对本发明所要求 保护范围的限制。本领域技术人员应知：除以上实施例以外，所有根据本发明的发明思路， 利用可令不同频率(波长)的入射太赫兹波形成不同的散射场强角分布，且相同频率(波长） 的入射太赫兹波在散射控制器不同控制条件作用下被太赫兹波探测器所接收到的散射场 强度也不同的器件，从而实现太赫兹波谱测量的产品及方法，均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，包括散射器件、散射控制器、探测器和计算处 理单元，其特征在于，待测太赫兹波经由散射器件后形成太赫兹频率的散射波，散射波在散 射控制器的不同控制条件作用下被探测器所接收;所述散射器件可令不同频率的入射太赫 兹波形成不同的散射波强度角分布，所述散射控制器用来改变透过散射器件的太赫兹散射 波在探测器位置处的散射场分布，使得固定频率的入射太赫兹波在散射控制器不同控制条 件作用下被太赫兹波探测器位置处所接收到的散射波强度互不相同；所述计算处理单元用 来接收探测器的测量结果，并进行数据分析和处理。2. 根据权利要求1所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述太赫 兹波谱测量装置还包括设置于散射器件之前的太赫兹波准直装置。3. 根据权利要求2所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述太赫 兹波准直装置包括两个共焦的太赫兹波透镜W及设置于两个透镜之间共同焦点处的小孔 光阔，或者所述太赫兹波准直装置包括两个共焦的太赫兹波反射镜W及设置于两个反射镜 之间共同焦点处的小孔光阔。4. 根据权利要求1所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述散射 控制器通过光调制、电调制、机械调制或者W上调制方法的组合，来改变散射器件中介质的 形状、尺寸、分布、结构、介电常数、电导率或者折射率，或者改变散射器件与探测器之间的 相对位置或者放置角度，从而使得探测器位置处的太赫兹散射波的场强分布发生变化。5. 根据权利要求1所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述散射 器件的表面不光滑，或者散射器件的折射率不均匀，使得太赫兹波发生正向或反向散射;当 所述探测器接收太赫兹波发生正向散射的散射波时，所述探测器与入射的太赫兹波分别在 散射器件的两侧分布；当所述探测器接收太赫兹波发生反向散射的散射波时，所述探测器 与入射的太赫兹波在散射器件的同侧分布。6. 根据权利要求5所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述散射 器件包括等离子体频率小于太赫兹波频率的本征半导体，所述本征半导体的表面与太赫兹 波传输方向垂直或者与太赫兹波传输方向呈固定角度;所述散射控制器包括激光器和空间 光调制器，激光器发出的激光通过空间光调制器呈现出的激光图案信号照射在所述本征半 导体的表面。7. 根据权利要求5所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述散射 器件包括等离子体频率小于太赫兹波频率的本征半导体，所述本征半导体的表面粗糖，所 述本征半导体的表面与太赫兹波传输方向垂直或者与太赫兹波传输方向呈固定角度;所述 散射控制器包括激光器，激光器将强弱不同的激光信号照射在所述本征半导体的表面。8. 根据权利要求5所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述散射 器件包括对太赫兹波透明的薄膜，所述薄膜内部有半导体粉状颗粒，所述薄膜的表面与太 赫兹波传输方向垂直或者与太赫兹波传输方向呈固定角度;所述散射控制器包括激光器， 激光器将强弱不同的激光信号照射到半导体粉状颗粒上。9. 根据权利要求5所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述散射 器件包括太赫兹波电光晶体，所述电光晶体的表面粗糖;所述散射控制器包括电极与电源， 用于对电光晶体施加不同电场W控制电光晶体的折射率。10. 根据权利要求1-5之一所述的任一基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在 于，所述散射控制器通过移动散射器件或者探测器，来控制散射器件与探测器之间的相对 位置或者放置角度。11. 根据权利要求1-9之一所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于， 所述散射器件与探测器之间还设有折射器件，折射器件可W使得透过散射装置后的太赫兹 散射波的传播方向发生变化;所述散射控制器通过光调制、电调制、机械调制或者W上调制 方法的组合，来改变折射器件中介质的形状、尺寸、分布、结构、介电常数、电导率或者折射 率，或者改变折射器件与散射器件、探测器之间的相对位置或者放置角度，从而使得探测器 位置处的太赫兹散射波的场强分布发生变化。12. 根据权利要求1所述的基于散射效应的太赫兹波谱测量装置，其特征在于，所述计 算处理单元与所述散射控制器可W进行数据交换，在散射控制器每次控制时，探测器自动 记录数据，记录完成后，散射控制器自动进行下一次控制，即输出另一个控制参数，使得探 测器测到另一个值。13. 基于散射效应的太赫兹波谱测量装置的测量方法，其特征在于，该方法包括W下步 骤： 步骤1、将所述探测器所能探测的频率范围等分为η个频宽为Δ f的频段，或者将探测的 波长范围等分为η个波长间隔为Δ λ的波段，η为大于3的整数，各频段的中屯、频率记为fi, f 2 ,…fn，或者各波段的中屯、波长记为λ?, λ2 ,…λη ; 步骤2、令待测太赫兹波依次通过散射器件和探测器，并通过所述散射控制器的控制， 输出η个控制参数，在运η个控制参数的作用下，可W使得所述探测器探测到η个不同的测量 值，用运η个控制参数下所述探测器所探测到的值分别减去环境噪声后，得到一组数值，记 为 Ρ?，Ρ2，...Ρη; 步骤3、通过求解矩阵方程(1)得到待测太赫兹波中各频率分量…fn的大小P(fl)， P(f2)，…P(fn)，或者通过求解矩阵方程(2)得到待测太赫兹波中各波长分量λl，λ2，…λn的大 小 Ρ(λ?)，Ρ(λ2)，…Ρ(λη):式中，Cu表示在散射控制器第j个控制参数下，频率为fi或者波长为λι的太赫兹波在发 生散射与不发生散射的情况下，探测器所探测到的值分别减去环境噪声后的两者的比值， 运个值通过实验预先测得;其中，i = l，2···η，j = l，2···η; 步骤4、对P(fl)，P(f2)，…P(fn)或者P(λl)，P(λ2)，…P(λn)进行曲线拟合，并经波谱定 标，得到待测太赫兹波的波谱曲线。14. 根据权利要求13所述的测量方法，其特征在于，所述步骤2中，所述散射器件与探测 器之间还设有折射器件，在所述η个控制参数的作用下，散射控制器可W通过光调制、电调 审IJ、溫度调制、机械调制或者W上调制方法的组合，来改变散射器件或者折射器件中介质的 形状、尺寸、分布、结构、介电常数、电导率或者折射率，或者改变散射器件、折射器件、探测 器Ξ者之一的相对位置或者放置角度，从而可W使得所述探测器探测到η个不同的测量值。15. 根据权利要求13或14所述的测量方法，其特征在于，所述步骤3中，利用吉洪诺夫正 则化方法、最小均方算法、模拟退火算法或者交替方向乘子法的数学优化方法求解矩阵方 程。16. 根据权利要求15所述的测量方法，其特征在于，在所述吉洪诺夫正则化方法、最小 均方算法、模拟退火算法、交替方向乘子法的方程中加入平滑因子项，通过控制两个相邻解 之间的距离，使得所得到的太赫兹波谱曲线更加平滑。
【专利摘要】本发明公开了一种基于散射效应的太赫兹波谱测量装置及其测量方法。待测太赫兹波经由散射器件后形成太赫兹频率的散射波，散射波在散射控制器的不同控制条件作用下被探测器所接收；散射器件可令不同频率的入射太赫兹波形成不同的散射波强度角分布，散射控制器用来改变透过散射器件的太赫兹散射波在探测器位置处的散射场分布，使得固定频率的入射太赫兹波在散射控制器不同控制条件作用下被探测器所接收到的散射波强度互不相同；计算处理单元用来接收探测器的测量结果，并进行数据分析和处理。本发明的太赫兹波谱测量装置相比现有的太赫兹时域波谱测量装置具有体积较小、易于制作、成本相对低廉，且频率分辨率高、光谱测量范围宽等优点。
【IPC分类】G01N21/49
【公开号】CN105572076
【申请号】CN201610020854
【发明人】杨涛, 黄维, 朱永元, 李兴鳌, 何浩培
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月13日