连续波频域太赫兹光谱系统的研究

作     者：焦宇峰 郭素杰 孔德胤 阮存军 Jiao Yufeng;Guo Sujie;Kong Deyin;Ruan Cunjun

作者机构：北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学微波感知与安防北京市重点实验室北京100191 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2022年第49卷第19期

页      面：318-329页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(61222110 61831001) 

主　　题：光谱学 太赫兹频域光谱 连续波 透射式太赫兹频域光谱系统 反射式太赫兹频域光谱系统 介电常数 折射率 

摘      要：基于相干探测的太赫兹频域光谱仪(THz-FDS)是国际上正在发展的一种高分辨率太赫兹光谱测量与分析系统。本团队搭建了连续波透射式THz-FDS和反射式THz-FDS系统,并利用两种系统对固体、液体和气体样品进行测量,介绍了测量数据的分析处理方法。采用透射式THz-FDS系统对比研究了极值法和希尔伯特变换法提取样品折射率的特性,同时将希尔伯特变换法用于处理系统信号,准确获取了乳糖一水合物的折射率,并获得了极高的频率分辨率;采用透射式THz-FDS系统结合传输矩阵法,消除了测量液体样品过程中的Fabry-Pérot谐振,成功获得了非极性有机液体样品正己烷和环己烷的折射率。在反射式THz-FDS系统的研究方面,通过自参考方法准确获得了甲醇和乙醇在太赫兹频段的介电常数;研究了单减Kramers-Kronig(SSKK)估计相位误差的方法,成功提取了固体掺杂硅样品在太赫兹频段的折射率和吸收系数,测量和计算数据与前人研究结果基本吻合。本研究为频域太赫兹光谱技术的发展与应用奠定了基础。