CN101377406A - 用于获得与太赫兹波有关的信息的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于获得与太赫兹波有关的信息的设备和方法。所述设备能够获得设置的区域中的透射过样本或被样本反射的太赫兹波的时间波形。延迟单元被配置为改变检测单元检测发自由生成单元生成的太赫兹波的、透射过样本或被样本反射的太赫兹波的定时。波形获得单元被配置为获得通过使用延迟单元所获得的透射太赫兹波的时间波形。可以使用一个以上的延迟单元是可控制的，以便检测单元在与所述时间波形有关的如下区域中检测透射的太赫兹波，所述区域是基于预先存储在存储单元中的与样本有关的信息而设置的。然后，获得该区域中的透射的太赫兹波的时间波形。

Description

用于获得与太赫兹波有关的信息的设备和方法

技术领域

本发明涉及获得与透射过样本或被样本反射的太赫兹波有关的信息的设备和方法。

背景技术

太赫兹波是具有从0.03THz到30THz的任意频带的电磁波。在太赫兹波段，发生依赖于包含生物分子的各种物质的结构和状态的特性吸收。利用这样的特征，开发了以无损方式分析和识别物质的检查技术。此外，期望应用于作为X射线的替代的安全成像技术或高速通信技术。

此外，太赫兹波的特性包括适中的穿透样本的能力。例如，公开了利用此性质来测量多层膜的膜厚度的技术(日本专利特开No.2004-28618)。根据日本专利特开No.2004-28618，基于多个太赫兹波脉冲响应，确定多层膜的膜厚度。这些脉冲响应是通过利用探测光对太赫兹波的时间响应波形进行采样而获得的。根据此方法，在所有测量时间区域上进行采样。

近年来，太赫兹波的此性质的一个应用是以无损方式测量或检查药片的产品质量的技术。例如，期望应用于用于测量或检查糖衣药片、涂膜药片等等的涂覆厚度的技术。这些涂覆厚度影响药片的分解性质或可溶解性。此外，药片是通过将粉末状的药剂和添加剂混合而形成的。由于该原因，应用于用于测量或检查相对于添加剂的药剂含量的均匀性的技术是所希望的。

这些特性特征直接影响药片的治疗效果。由于该原因，用于控制并维持药片的产品质量的技术是重要的。目前，为此目的，提取制造的药片的一部分，并进行无损检查。

根据日本专利特开No.2004-28618，寻求缩短测量多层膜的膜厚度所需的时间段的方法。

此外，在对于药片进行质量控制的情况下，代替抽样检查，将来，可能希望在制造工艺过程中实现持续的检查，以便可以检查所有的药片。为了进行这样的工艺检查，可能希望以无损方式测量并检查样本的方法，但是，还没有建立用于实现此的方法。具体来说，为了对药片进行工艺检查，从在短时间内处理大量样本的观点来看，在稍短的时间段内监视单一药片的状态的方法是理想的。

发明内容

本发明提供了能够获得设置的区域中的透射过样本或被样本反射的太赫兹波的时间波形的设备。此外，本发明提供了能够通过使用所述区域中的时间波形，从而与获得时间波形的所有区域的情况相比，缩短获得与样本相关的信息(膜厚度等等)所需的时间段的设备。

鉴于上述情况，根据本发明的一个方面的太赫兹波检测设备具有以下配置：用于从样本中检测太赫兹波的检测单元，以及用于预先存储变成样本标准的内部信息的信息存储单元。太赫兹波检测设备还包括延迟光学单元，用于通过改变入射到检测单元的探测光相对于泵浦光的延迟时间，调节操作检测单元的时间。太赫兹波检测设备还包括延迟时间调节单元，用于基于存储单元中的变成标准的信息来设置希望测量的测量区域，并调节测量区域中的延迟时间。太赫兹波检测设备还包括重构单元，用于基于检测单元的输出以及由延迟时间调节单元对延迟时间的调节量，重构有关样本的内部信息。

根据本发明的一个方面的太赫兹波检测方法具有以下步骤(a)到(e)：

(a)预先存储变成样本标准的内部信息；

(b)通过探测光的相对于泵浦光的延迟时间，调节检测步骤中的检测太赫兹波的定时；

(c)基于变成信息存储步骤中的标准的信息，设置希望测量的测量区域，并调节测量区域中的延迟光学步骤的延迟时间；

(d)从样本中检测太赫兹波；以及

(e)基于检测步骤中的输出以及延迟时间调节步骤中的调节量，重构有关样本的内部信息。

根据本发明的一个方面的检查系统具有以下配置：用于从样本中检测太赫兹波的检测单元，以及用于预先存储变成样本标准的内部信息的信息存储单元。该检查系统还包括延迟光学单元，该延迟光学单元用于调节入射到检测单元的探测光相对于泵浦光的延迟时间。该检查系统还包括延迟时间调节单元，该延迟时间调节单元用于基于存储单元中的变成标准的信息来设置希望测量的测量区域，并调节在测量区域中的探测光的延迟时间。该检查系统还包括处理单元，该处理单元用于基于检测单元的输出以及由延迟时间调节单元对延迟时间的调节量，重构有关样本的内部信息。该检查系统还包括比较单元，该比较单元用于将由处理单元获得的有关样本的内部信息与存储在信息存储单元中的变成样本标准的内部信息进行比较。该检查系统还包括设备控制单元，该设备控制单元用于基于比较单元的比较结果，对样本进行筛选，或调节样本的制造条件。

根据本发明的另一方面的用于获得与透射过样本或被样本反射的太赫兹波有关的信息的设备包括：生成单元，用于生成太赫兹波；检测单元，用于检测发自由生成单元生成的太赫兹波的透射过样本或被样本反射的太赫兹波；延迟单元，用于改变检测单元检测太赫兹波的定时；存储单元，用于预先存储与样本有关的信息；以及波形获得单元，用于获得由延迟单元获得的透射的或反射的太赫兹波的时间波形，其中，延迟单元被控制，以允许检测单元在与所述时间波形有关的如下区域中检测太赫兹波，所述区域是基于预先存储在存储单元中的与样本有关的信息而设置的，并且所述区域中的透射的或反射的太赫兹波的时间波形被获得。

根据本发明的另一个方面的获得与透射过样本或被样本反射的太赫兹波有关的信息的方法，所述方法包括：生成太赫兹波；检测发自所生成的太赫兹波的透射过样本或被样本反射的太赫兹波；通过改变检测定时，获得透射的或反射的太赫兹波的时间波形；改变定时，以便在与先前获得的所述时间波形有关的如下区域中检测透射的或反射的太赫兹波，所述区域是基于透射过样本或被样本反射的太赫兹波的所述时间波形而设置的；以及获得所述区域中的透射的或反射的太赫兹波的时间波形。

根据本发明的各个方面，在信息存储单元中预先存储了与充当样本标准的内部信息有关的测量参考值，基于测量参考值，预测太赫兹波到达检测单元的到达时间。根据本发明的实施例，延迟时间调节单元通过以不连续的方式进行切换来调节延迟时间，以便用于操作检测单元的探测光的延迟时间对应于太赫兹波的到达时间。由于该原因，可以有效地检测获得寻找的有关样本的内部信息(例如，反射的太赫兹波的脉冲的峰值)所需的太赫兹波。根据检测单元的输出和延迟时间调节单元的调节量，处理单元计算有关样本的内部信息。如在只基于测量参考值检测必要部分的模式下，可以有效地获得有关样本的内部信息。

通过以下参考附图对示范性实施例的描述，本发明的其他特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的设备的示意配置图。

图2是用于描述用于获得有关药片的内部信息作为示例的操作的说明性图。

图3是根据本发明的第二实施例的设备的示意配置图。

图4是根据本发明的第三实施例的设备的示意配置图。

图5显示了根据本发明的实施例的设备的延迟光学单元的模式示例。

图6是根据本发明的第六实施例的设备的一部分的示意配置图。

图7是根据本发明的第六实施例的设备的一部分的示意配置图。

图8是用于描述太赫兹波的照射模式示例的说明性图。

图9是根据本发明的第五实施例的设备的一部分的示意配置图。

图10是根据本发明的第五实施例的设备的一部分的示意配置图。

图11是用于描述光纤激光器的结构的说明性图。

图12是用于描述图11的光纤激光器的放大单元的说明性图。

图13是用于描述图11的光纤激光器的色散补偿单元的说明性图。

图14A和14B是描述用于执行脉冲压缩的结构的说明性图。

图15A和15B是描述根据本发明的第一实施例的设备的操作的说明性图。

图16显示了根据本发明的第二实施例的透射脉冲波的传播路径示例。

图17A和17B是用于描述根据本发明的实施例的设备的示意图。

具体实施方式

将参考附图描述根据本发明的优选实施例的设备和方法。应当注意，本发明不限于这些实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，修改不被视为从本发明中排除。

(用于获得与太赫兹波有关的信息的设备)

将参考图17A和17B描述根据本发明的实施例的设备。这里，图17A和17B显示了用于获得与透射过样本的太赫兹波有关的信息的设备。应当注意，本发明不限于反射，而是如在第一实施例中那样或如图1所示那样，还可以使用用于获得与透射的太赫兹波有关的信息的设备。

生成单元12被配置为生成太赫兹波。然后，检测单元13被配置为检测发自由生成单元12生成的太赫兹波10的透射过样本19的太赫兹波11。应当注意，下面描述第一实施例中的生成单元12和检测单元13的细节。

延迟单元14被配置为改变检测单元13执行检测的定时。如图17A所示，为了控制生成的太赫兹波10传播的距离，延迟单元14可以被配置为改变生成单元12和检测单元13之间的距离。例如，提供了用于移动生成单元12的平台，通过在移动平台的同时改变生成单元12和检测单元13之间的距离，可以改变太赫兹波10传播的距离。

这里，如在图17B的延迟单元24中那样，还可以控制生成的太赫兹波10的传播速度，这是通过采用使得可以改变传播区域的折射率的配置进行的。例如，通过将具有向性(tropism)的部件(电介质等等)放置为更接近透射过样本的太赫兹波，可以改变传播区域的折射率。

利用这些配置，可以延迟太赫兹波到达检测单元13的时间。

此外，如稍后所描述的，也可以通过改变太赫兹波的生成定时和检测太赫兹波的时间或两者，来配置延迟单元。作为此配置的示例，提供了在光轴方向上移动以进行光学延迟的镜(相当于图1中的延迟光学单元104)。此时，使用了利用激光照射生成单元12和检测单元13的激光单元(用图1中的参考编号101表示)。此外，使用了用于分离激光的光束分离器。通过光束分离器进行分离而产生的激光束被分别照射到生成单元12和检测单元13。发往检测单元13的激光束透射过延迟单元(在光轴方向上移动的镜)。

此外，延迟单元也可以被配置为实现电的延迟。例如，可以通过延迟为了与检测到的太赫兹波信号相混合而生成的信号的时间，来实现该配置。

存储单元16被配置为预先存储与样本19有关的信息。这里，由存储单元16预先存储的与样本19有关的信息优选地是预先获得的透射过样本的太赫兹波的时间波形。用于产生此信息的太赫兹波优选地与本发明的设备中所使用的太赫兹波具有相同特征。此外，与样本19有关的信息包括例如样本的尺寸(厚度)、折射率、透射率、反射率、吸收指数等等。此外，可以使用样本19的特定物理性质，如晶体结构、成份等等，如含水量，这些信息可以根据上文所描述的信息导出。然而，应当注意，本发明不限于上文所描述的信息，下面将提供更进一步的具体描述。

波形获得单元15(相当于图1中的处理单元107)被配置为通过使用延迟单元104来获得太赫兹波的时间波形。这里，波形获得单元15基于由延迟单元14和24改变的定时，对由检测单元13检测到的太赫兹波进行采样，如此，可以获得透射的太赫兹波的时间波形。

延迟单元14和24被控制，以便检测单元13检测与时间波形有关的如下区域中的太赫兹波，该区域是基于预先存储在存储单元16中的与样本19有关的信息设置的。可以由波形获得单元15进行控制。然后，可以获得该区域中的透射的太赫兹波的时间波形。利用此配置，可以获得与样本19有关的信息。此外，通过获得该区域中的时间波形，与获得时间波形的所有区域的过程相比，可以缩短获得与样本19有关的信息的时间段。

这里，作为与时间波形有关的区域，可以考虑例如时间波形的脉冲(例如，图2中的(1)、(2)、(3)以及(4))。此外，取而代之，可以使用脉冲的峰值，作为与时间波形有关的区域。此外，具有比较大的脉冲斜率(gradient)的绝对值的部分等也可以用于此用途。

脉冲是透射的太赫兹波的时间波形的特性区域。因此，通过获得脉冲，可以查找与样本有关的信息。例如，从脉冲之间的间隔，可以导出样本19的厚度。注意，“特性区域”不限于脉冲，可以使用从透射的太赫兹波的时间波形的各个部分中选择的任意区域。

(获得有关样本的信息或样本的状态)

从区域中的透射的太赫兹波的时间波形中，可以获得与样本有关的信息。与样本有关的信息是例如样本的尺寸(厚度)、折射率、透射率、反射率、吸收指数等等。从上文所描述的信息，可以导出样本的物理性质、晶体结构、成份等等，例如，含水量。

此外，优选地，将区域中的透射的太赫兹波的时间波形(或区域中的透射的太赫兹波的时间波形的脉冲)与预先存储在存储单元中的信息(例如，预先获得的透射过样本的太赫兹波的时间波形的脉冲)进行比较。利用此配置，可以导出样本的状态。

这里，所称的“样本的状态”特别是指样本的物理性质、晶体结构、成份等等，以及预先获得的信息(时间波形的脉冲等等)之间的差异。

应当注意，如下面所描述的，与样本有关的信息和样本的状态不限于上文所描述的信息和状态。

(对测量次数进行计数的同时的累积处理)

优选地，对测量样本的次数进行计数，累积由检测单元检测到的测得的太赫兹波，并且使用累积值和测量次数来获得太赫兹波的平均强度。下面将参考第六实施例描述这些细节。

(光纤激光器)

优选地，提供用于生成脉冲激光的光纤激光器。可以使用光纤作为激光的振荡介质。此外，优选地，生成单元是用于借助脉冲激光的操作(发射激光)生成太赫兹波的光导元件。此外，优选地，检测单元是用于通过照射脉冲激光检测太赫兹波的光导元件。对于光导元件，可以使用低温生长GaAs或InGaAs。

下面将参考第七实施例描述光纤激光器的细节。

(获得与太赫兹波有关的信息的方法)

现在将描述根据本发明的另一实施例的获得与透射过样本或被样本反射的太赫兹波有关的信息的方法。

首先，生成太赫兹波。

接下来，检测发自生成的太赫兹波的、透射过样本或被样本反射的太赫兹波。这里，优选地，反射的太赫兹波是由涂有涂膜的样本的折射率边界面反射的脉冲。应当注意，将在第一个实施例、图2等等中描述涂膜的细节。

此外，通过改变检测定时，获得太赫兹波的时间波形。

此外，根据预先获得的透射过样本或被样本反射的太赫兹波的时间波形，设置与时间波形有关的区域。然后，改变定时，以便在区域中检测透射的太赫兹波。利用此配置，可以获得此区域中的透射的太赫兹波的时间波形。

这里，可以从区域中的透射的太赫兹波的时间波形中获得与样本有关的信息。与样本有关的信息是，例如，样本的尺寸(厚度)、折射率、透射率、反射率、吸收指数等等。从上文所描述的信息，可以导出样本的物理性质、晶体结构、成份等等，例如，含水量。

此外，优选地，将区域中的透射的太赫兹波的时间波形(或区域中的透射的太赫兹波的时间波形的脉冲)与预先获得的透射过样本的太赫兹波的时间波形的脉冲进行比较。利用此配置，可以导出样本的状态。

这里，所讨论的“样本的状态”特别是指样本的物理性质、晶体结构、成份等等，以及预先获得的信息(时间波形的脉冲等等)之间的差异。应当注意，有关样本的信息和样本的状态不限于上文所描述的信息和状态，将在第一实施例中更进一步地描述其细节。

根据本发明的实施例，其内部信息可以被估计的样本被设置为目标。然后，此内部信息被设置为标准信息，并被视为测量参考。例如，参考基于此标准信息的测量参考值，选择样本的深度方向上的测量区域(例如，在折射率边界面的附近、容易产生污染物的区域、具有所需的物理性质的材料等等)。只在此选定区域进行测量，更新关于测量部位的标准信息，以便进行重构。

根据本发明的实施例，基于这些测量结果和选定的测量区域中的标准信息，还可以重构时间响应波形。通过使用此响应波形，对样本进行光谱分析或成像。此外，通过将此响应波形与用作参考的样本的标准信息进行比较，对样本进行筛选，并进行设备的调节。

下面，将参考附图描述更具体的实施例。

实施例

(第一实施例：反射型)

本实施例代表了根据本发明的太赫兹波检测设备的配置示例。图1显示了根据本发明的太赫兹波检测设备的配置示例。如图1所示，根据本实施例的太赫兹波检测设备由激光单元101、生成单元102、检测单元103、延迟光学单元104、延迟时间调节单元105、信息存储单元106以及处理单元107构成。此外，图1显示了样本109被输送单元108输送的模式。应当注意，对于本发明的应用，样本109不一定必须被输送。

激光单元101是用于借助激光驱动生成单元102和检测单元103的部件。下面，在某些情况下，用于驱动生成单元102的激光可以称为“泵浦光”，而用于驱动检测单元103的激光可以称为“探测光”。根据本实施例，激光单元101使用脉宽为50fsec、中心波长为800nm、循环频率为76MHz的钛-蓝宝石激光器。

生成单元102是用于通过从激光单元101传入的泵浦光生成太赫兹波的部件。根据本实施例，作为生成单元102，使用具有在半导体薄膜上形成的天线图案的光导元件。具体地说，作为半导体薄膜，对于半绝缘砷化镓(SI-GaAs)衬底(电阻率>1×10⁷Ω·cm)，使用通过分子束低温外延生长(250℃)形成的低温生长GaAs(LT-GaAs)。然后，在LT-GaAs上形成在中心具有5μm的间隙的由金(Au)构成的偶极天线(天线长度30μm，导体宽度10μm)。为了生成太赫兹波，在向此间隙施加10V的偏压的状态下，照射泵浦光。结果，生成具有大约200fsec的半带宽的脉冲太赫兹波。应当注意，天线形状不限于刚刚描述的形状。例如，也可以使用蝴蝶结天线或螺旋天线，它们是常见的宽带天线。此外，半导体薄膜不限于上面的配置，例如，也可以使用诸如砷化铟镓(InGaAs)之类的半导体材料。此外，半导体材料本身也可以用于生成单元102。例如，利用泵浦光照射镜面抛光的GaAs表面，通过此时生成的瞬时电流的时间改变，生成太赫兹波。此外，也可以使用诸如DAST(4-二甲基氨基-N-甲基-4-杂芪甲苯磺酸酯4-dimethylaino-N-methyl-4-stilbazoliumtosylate)晶体之类的有机晶体。

检测单元103是用于通过从激光单元101传入的探测光检测太赫兹波的部件。在检测单元103中，在太赫兹波入射时，照射探测光，检测所产生的电流。利用此配置，获得太赫兹波。对于检测单元103，使用类似于生成单元102的在半导体薄膜上具有天线图案的光导元件等等。

延迟光学单元104是用于在光学上调节探测光相对于泵浦光的延迟时间间隔(延迟时间)的部件。在改变延迟时间的同时，测量由检测单元103检测到的太赫兹波，如此，进行所谓的太赫兹时域谱分析(THz-TDS)。在改变延迟时间的同时，由处理单元107绘制对于每个延迟时间间隔从检测单元103获得的太赫兹波的响应，以便可以获得太赫兹波的时间响应。在图1中，为简单起见，省略了THz-TDS所需的斩波器等等的示例。根据本实施例，如图1所示，向样本109提供了反射型光学系统。

根据本实施例，特性是进一步对此THz-TDS提供延迟时间调节单元105和信息存储单元106。

信息存储单元106是用于将样本109的内部信息预先存储为标准信息的部件。例如，存储了与样本109的内部部分有关的折射率边界面的位置和太赫兹波的响应波形。可以从在制造样本109时的规范中获得其中存储的信息。此外，预先测量变成标准的样本和从样本组中任意选择的样本的时间响应波形(此测量值在这里也可以称为“先前测量值”)，此测量结果可以被设置为标准信息。例如，从此时间响应波形的反射的波形中查找折射率边界面的位置，以获得物理性质。

延迟时间调节单元105是用于控制延迟光学单元104的部件。这里，参考了存储在信息存储单元106中的样本的内部部分上的标准信息，为了在诸如折射率边界面之类的深度方向上从预定测量区域检测太赫兹波，调节探测光的延迟时间。在希望被检测的测量区域以不连续的方式存在的情况下，以不连续的方式改变探测光的延迟时间。然后，通过只在以不连续的方式存在的测量区域中连续地改变延迟时间，检测与测量区域有关的太赫兹波。即，基于样本的已知内部信息，预测太赫兹波到达检测单元103的时间，对用于操作检测单元103的探测光的延迟时间进行调节。

如此，随着延迟光学单元104被以不连续的方式改变，从检测单元103获得的太赫兹波的信号部分地丢失时间轴的概念(图2，检测单元的信号)。例如，如图2所示，通过延迟时间调节单元以不连续的方式，如t1→t2→t3→t4，选择延迟光学单元104的延迟时间，并获得各个延迟时间中的太赫兹波的响应(1)、(2)、(3)以及(4)。由于该原因，在测量区域之间的时间信息丢失。根据本实施例，为了补偿此丢失的部分，使用处理单元107。例如，在处理单元107中，参考了由延迟时间调节单元105进行的延迟时间的调整量，由检测单元103获得的太赫兹波的响应被重构为太赫兹波的实际时间响应(图2，处理单元的操作)。具体来说，调节各个延迟时间中的太赫兹波的响应(1)、(2)、(3)和(4)的时间间隔，并获得对应于关于样本的内部信息的太赫兹波的响应。

将描述太赫兹波设备的操作。在图1中，向样本109照射从生成单元102生成的太赫兹波脉冲。假设此时样本109的结构是图2中的结构。应当注意，为了进行操作描述，这里，在假设涂膜202的厚度被设置为300μm(d1和d3)，微粒201的厚度被设置为3mm(d2)的同时，描述样本109的结构。此外，为简化操作描述，假设相应材料的折射率是1，由此不必考虑由于这些材料的折射率而导致的波长缩短效果(传播长度)。入射到样本109上的太赫兹波被例如存在于样本109中的折射率边界面反射。在图2的样本109中，太赫兹波被构成样本109的涂膜202的表面、涂膜202以及微粒201的折射率边界面反射。这些反射波以取决于太赫兹波的反射位置的时间差入射到检测单元103上。在图1中，从涂膜202的表面反射的脉冲被表示为(1)，从涂膜202和微粒201之间的边界面反射的脉冲被表示为(2)。这里，为简化描述，省略了从涂膜202和微粒201之间的边界面反射的脉冲(3)和从涂膜202和外部之间的边界面反射的脉冲(4)。如上文所描述的，当假设涂膜202的膜厚度被设置为300μm时，反射的脉冲(1)和(2)之间的时间差大约是2微微秒(psec)。

在信息存储单元106中，作为标准信息，预先存储了与样本109的内部部分有关的信息。如上文所描述的，此标准信息是从制造样本时的规范中获得的，或是对任意选择的样本的预先测量值。例如，存储生成反射脉冲(1)和反射脉冲(2)的时间轴上的位置，各个反射脉冲的强度、脉宽等等。例如，在生成反射脉冲的时间轴上的位置被存储在信息存储单元106中的情况下，建立以下设置。应当注意，反射脉冲(1)的位置随着设备的测量系统而变化，但是，这里，假设为5psec。

反射脉冲(1)…t1＝5psec

反射脉冲(2)…t2＝7psec

反射脉冲(3)…t3＝27psec

反射脉冲(4)…t4＝29psec

然后，用于相应脉冲的时间轴上的位置被用作用于决定延迟时间调节单元105的延迟时间的测量参考。此外，如稍后将描述的，在本设备用于筛选样本109的情况下，这些标准信息也可以被用作进行比较的信息。

根据现有技术中的THz-TDS，连续地获得从反射脉冲(1)到反射脉冲(4)的响应波形。然而，根据本实施例，延迟时间调节单元105参考存储在信息存储单元106中的反射脉冲(1)和(2)之间的时间间隔，作为控制延迟光学单元104的标准信息。例如，在反射脉冲(1)和(2)之间的时间间隔是2psec的情况下，延迟光学单元104将光程调节0.6mm。类似地，在反射脉冲(2)和(3)之间的时间间隔的情况下，延迟光学单元104将光程调节6.0mm，而在反射脉冲(3)和(4)之间的时间间隔的情况下，延迟光学单元104将光程调节0.6mm。

例如，首先，延迟时间调节单元105参考从存储在信息存储单元106中的标准信息中获得的测量参考值，以获得由反射脉冲(1)生成的延迟时间。在此示例中，延迟时间调节单元105从信息存储单元106获得5psec作为反射脉冲(1)的延迟时间。然后，延迟时间调节单元105通过移动延迟光学单元104，改变探测光在到达检测单元103时通过的距离，并向设备提供所需的延迟时间。在此测量位置，为了测量反射脉冲(1)，延迟光学单元104连续地改变探测光的延迟时间。例如，在希望获得脉宽为1psec的波形的情况下，延迟光学单元104移动大约0.3mm。应当注意，术语“连续地”这里是指，延迟光学单元104在预定时间间隔内移动目标距离。例如，当预定时间间隔被设置为100μm时，延迟光学单元104以恒定的速度移动，直到延迟光学单元104已经移动了0.3mm。处理单元107相对于连续改变的延迟时间，绘制检测单元103的信号的图形，并获得相当于反射脉冲(1)的响应波形。

然后，延迟时间调节单元105参考从存储在信息存储单元106中的标准信息中获得的测量参考，并获得由反射脉冲(2)生成的延迟时间。这里，延迟时间调节单元105从信息存储单元106获得7psec，作为反射脉冲(2)的延迟时间。然后，延迟时间调节单元105将延迟光学单元104移动0.6mm，以便获得当再次生成反射脉冲(2)时的延迟时间，并开始反射脉冲(2)的测量操作。

如此，本实施例包括由延迟时间调节单元105以不连续的方式调节延迟光学单元104的步骤。在处理单元107中获得的太赫兹波的响应波形具有其中反射脉冲(1)和(2)连续地出现的时间波形，如图15A所示。如上文所描述的，此响应波形丢失了关于相应脉冲之间的脉冲间隔的信息。由于该原因，如图15B所示，处理单元107参考由延迟时间调节单元105以不连续的方式进行的延迟时间的测量参考，并向反射脉冲(1)和反射脉冲(2)提供各个测量参考的时间差，如此，重构响应波形。这里，在反射脉冲(1)和反射脉冲(2)之间提供了与延迟光学单元104的移动量对应的时间间隔2psec。

如此，根据本实施例，使用了由信息存储单元106指定粗略的测量位置并只在预定的测量位置获得太赫兹波的响应的方法。利用此配置，不需要在整个测量时间内连续地测量太赫兹波，如在现有技术中进行的THz-TDS中那样，由此，更加容易缩短各个测量参考值之间的时间差的测量时间。

图2是当以药片作为样本109时样本109的截面示图和操作。如图2所示，样本109具有涂覆有涂膜202的强化在一起的微粒201的形式。微粒201是通过强化与添加剂混合的粉末状的药剂而获得。涂膜202包括，例如，蔗糖、水溶性聚合物、不可溶聚合物等等。取决于不同情况，也可以采用没有涂膜202的形式(未涂覆的药片)。根据本实施例，假设采用用糖包覆药片芯而获得的糖衣药片。此时，涂膜202的厚度d1和d3常常被设置为几十μm到数百μm，而药片109的厚度d2常常被设置为几mm。如图2所示，照射在样本109上的太赫兹波变成被涂膜202的表面反射的反射脉冲(1)。此外，太赫兹波由折射率边界面反射(如，被涂膜202和微粒201之间的边界面反射的反射脉冲(2)和(3)，然后，再次被涂膜202的表面反射的反射脉冲(4))。一般而言，在基于诸如可见光或X射线之类的短波长的测量中，难以清楚地区别此折射率边界面。这是因为，一般而言，药剂粒径是几十μm，而在遵循折射率边界面上的微粒201的粒径分布的同时以复杂的方式改变边界面的形状。然而，与太赫兹波的波长相比，粒径的值相当小或足够小。换句话说，太赫兹波的波长适中地大，与短波长的测量相比，不能如此清楚地检测边界面的形状。换句话说，短波长的边界面的不清楚的形状可以被识别为是太赫兹波的边界面的相对清晰的形状。此外，太赫兹波具有微粒201的适度透射率，由此，与基于如上文所提及的那些短波辐射的测量相比，太赫兹波更加适合于获得有关微粒的边界面的信息。

根据本实施例，有关边界面的这些信息存储在信息存储单元106，并且在延迟时间调节单元105中，位置(1)、(2)、(3)和(4)被选择，随后被测量。例如，在涉及各个脉冲，将要获得时间轴上的经过转换的2psec的波形的情况下，需要总共8psec的测量时间。应当注意，如图2所示，随着连续地测量有关边界面的信息，由检测单元103检测到的响应不会精确地反映有关厚度的信息。根据本实施例，处理单元107转换由延迟时间调节单元105调节的探测光的延迟时间的调节量，以便反映在响应波形上。结果，可以测量准确的膜厚度(d1′、d2′，以及d3′)。

在通过现有技术中的THz-TDS执行上文所描述的操作的情况下，需要大约数百psec的测量时间。与此相比，在根据本实施例的配置中，可以在几psec的测量时间内获得有关糖衣药片(样本)的内部信息，因为使用这样的配置，即，指定粗略的测量位置，只获得测量位置处的波形响应，以进行重构。由于该原因，与现有技术中的方法相比，便于以较高的速度进行测量。

应当注意，根据本实施例，已经描述了样本109的深度方向上的膜厚度，但是，本发明不限于上面的情况。如现有技术中的THz-TDS所示，通过使用有关选定测量位置处的太赫兹波的强度和延迟信息，还可以测量物理性质的变化、晶体结构的差异、掺合比、成份、微粒的密度、具有所需物理性质(physicality)的材料等等。例如，作为获得物理性质的方法，从反射脉冲的强度和延迟时间获得复折射率，并从中转换所需的物理性质。还可以采用测量物理性质的此变化的模式。此外，通过验证太赫兹区域中的指纹图谱的差异，还可以确定晶体结构的差异。此外，还假设所获得的指纹图谱由与多个物质相关的指纹图谱组成，还可以从用于分离频谱的计算或各个频谱的强度或扩散，预测掺合比。或者，也可以采用这样的模式：在使用遵循样本的厚度或浓度的各个频谱的分析曲线时，进行确定。根据透射率、反射率或与这些参数有关的频谱信息，也可以验证微粒的密度。类似地，也可以对成份进行验证，以便发现物质的聚合体是由哪些分子构成的。这些方法当用于以下用途时被适当地组合并选择。

应当注意，根据本实施例，以药片作为样本109的示例，但是，本发明不限于上面的情况。一般而言，应该认为，可以使用可以用来有效地获得材料的内部信息的任何样本。

(第二实施例：透射型)

本实施例显示了与根据本实施例的太赫兹波检测设备有关的模式。具体来说，本实施例显示了根据第一实施例的太赫兹波检测设备的修改示例。应当注意，将省略对于此实施例和上文所描述的实施例共同的描述部分。

图3显示了根据本实施例的太赫兹波检测设备的修改示例。如图3所示，在根据本实施例的太赫兹波检测设备中，太赫兹波的传播路径相对于样本109具有透射型光学布局。

将描述根据本实施例的太赫兹波检测设备的操作。应当注意，在操作的描述中，将省略对共同部分的描述。这里，假设样本109与第一个实施例的样本相同。即，对于样本109的结构，假设涂膜202的厚度是300μm，而微粒201的厚度是3mm。此外，为简化操作描述，假设各个材料的折射率是1，不考虑由于这些材料的折射率而导致的波长缩短效果(传播长度)。这里，假设由检测单元103检测到的透射脉冲是图16中所显示的透射脉冲。如图16所示，透射脉冲(1)是透射过样本109的脉冲。透射脉冲(2)和透射脉冲(3)是由涂膜202的表面反射并由涂膜202和微粒201之间的边界面反射一次的脉冲。透射脉冲(4)是在涂膜202的表面之间反射一次的脉冲。

例如，信息存储单元106存储了时间轴上的生成这些透射脉冲的位置。应当注意，还存在上文所描述的透射脉冲之外的脉冲。例如，这样的脉冲包括由边界面反射两次的透射脉冲，或由不同于上文所描述的边界面的边界面反射的透射脉冲等等。除对于检查所需的透射脉冲之外，检测单元103还列举地检测在时间轴上混合的这些脉冲。根据本实施例，预先存储在信息存储单元106中的时间轴上的位置是有限的，由此，可以在过滤不用于检查的脉冲的同时执行检查。因此，检查效率得到增大。

根据本实施例，按如下方式设置透射脉冲的时间轴上的位置。应当注意，透射脉冲(1)的位置由于设备的测量系统的设置而变化，但是，这里，假设为5psec。

透射脉冲(1)…t1＝5psec

透射脉冲(2)…t2＝7psec

透射脉冲(3)…t3＝27psec

透射脉冲(4)…t4＝29psec

在时间轴上的各个透射脉冲的位置被用作用于决定延迟时间调节单元105的延迟时间的测量参考。相对于这些延迟时间的延迟光学单元104的调节量如下。

从透射脉冲(1)到透射脉冲(2)…0.6mm

从透射脉冲(2)到透射脉冲(3)…6.0mm

从透射脉冲(3)到透射脉冲(4)…0.6mm

通过采用这样的光学布局，太赫兹波具有透射过样本109的内部部分的模式。由于该原因，传播过样本109的太赫兹波具有在样本109的深度方向上反映大致特性特征的响应。例如，当假设图2中所显示的药剂为样本109时，从第一透射脉冲(1)的吸收系数，可以估计整个样本109的密度、太赫兹波的吸收量、成份等等。此外，通过监视相位移量(或时间延迟量)，可以估计整个样本109的厚度。

如此，通过采用透射型布局，可以容易地估计待测量的对象的总体特性特征。

(第三实施例：比较单元)

图4显示了涉及根据本发明的检查系统的模式。如图4所示，根据本实施例的检查系统具有这样的配置：向根据第一个实施例的太赫兹波检测设备的配置中添加比较单元410和设备控制单元411。将省略对于此实施例和第一实施例共同的部分的描述。

比较单元410参考由处理单元107获得的样本109的内部信息，以及预先存储在信息存储单元106中的变成样本109的标准的内部信息。然后，监视通过实际测量值获得的处理单元107的信号和信息存储单元106中的信息之间的差异，以确定是否获得了所需状态的样本109。

例如，在假设糖衣药片为样本109的情况下，信息存储单元106存储糖衣药片的厚度以及有关涂膜和药片之间的边界面的信息(厚度，等等)。此信息是从样本109的制造条件获得的。此外，选择变成参考的样本109，有关相对于样本109的太赫兹波的测量数据可以被用作变成标准的内部信息。在比较单元410中，相对于信息存储单元106中的此信息，设置误差的容许范围。在比较单元410对样本109的涂膜厚度进行监视的情况下，涂膜厚度的允许误差范围被设置在药效性质的所需量到达目标受影响区的范围内。应当注意，根据本实施例，此允许的误差范围是由比较单元410进行设置的，但是，设置位置不限于上面的情况。例如，在信息存储单元106中，也可以采用与有关样本109的信息一起提供此允许误差范围的模式。

此外，根据本实施例，要比较的信息不一定必须是太赫兹波的响应波形。例如，也可以只有预定测量区域中的太赫兹波的强度被设置为比较目标。此外，可以采用这样的模式：监视测量位置处的强度是否在设置的允许误差范围内。具体来说，此模式是测量图2中的各个脉冲的顶点处的信号强度。从测量位置处的信号强度的变化，估计太赫兹波的响应波形的时间位置。如此，只将测量位置处的强度设置为测量和检查目标的模式也可以应用于上文所描述的实施例。

如图4所示，根据本实施例，提供了多个样本109，各个样本连续地由输送单元108进行输送。在比较单元410中，相对于样本109，将由处理单元107获得的样本109的测量数据与变成标准的信息存储单元106中的信息进行比较，以监视测量数据是否落在允许误差范围内。然后，比较单元410确定显示出特性特征不在此允许误差范围的样本109作为有瑕疵的产品。设备控制单元411是用于响应比较单元410的比较结果来对设备进行控制的部件。例如，在筛选由输送单元108输送的样本109的情况下，进行控制，以便除去被标识为有瑕疵的产品的样本109。要除去的样本109可以只是被标识为自身有缺陷的样本109，或者，可以是包括有缺陷的样本109的相邻的组。此外，响应于比较单元410的结果，设备控制单元411可以采用这样的模式：将样本109的制造步骤中的制造条件反馈回所需条件。例如，在假设糖衣药片为样本109的情况下，调节涂膜的膜厚度。此外，在随着药剂与添加剂的掺合比变化，或者药剂的晶体结构变化，在涂膜和药片之间的边界面的物理性质超过允许误差的情况下，例如，进行对这些制造条件的调节。

利用这样的配置，可以以非破坏性的方式检查待测量对象的内部。此外，类似于第一个实施例，采用了这样的模式：参考有关充当参考的样本内部的信息，并且限制测量范围。然后，重构太赫兹波的响应，从而便于进行高速度测量。具体来说，优选地，模式用于针对药剂的检查系统。

此外，根据本实施例，对于太赫兹波的检查部件具有反射型配置，但是，该配置不限于上面的情况。例如，对于太赫兹波的检查部件可以具有第二个实施例中所显示的透射型配置。在此配置中，如上文所描述的，可以以简单方式估计样本的总体特性特征。由于该原因，例如，还可以基于太赫兹波的吸收量或相移，添加检查杂质的混合或者裂缝(crack)的存在或不存在的第一阶段筛选功能。随后，可以只对没有检查出宏观的结构缺陷的样本进行内部检查，因此，可以有效地进行检查。

(第四实施例：多个延迟光学单元)

本实施例显示了与上文所描述的太赫兹波检测设备有关的修改示例。具体地说，修改示例涉及用于获得太赫兹波的光学系统。应当注意，将省略对于上文所描述的实施例共同的描述部分。

图5涉及上文所描述的设备，显示了延迟光学单元104的另一种模式。如图5所示，根据本实施例的延迟光学单元104由多个延迟光学单元504a和504b构成。然后，各个延迟光学单元被分别调节到由延迟时间调节单元105选定的测量位置。

例如，如上文所描述的实施例所描述的那样，考虑这样的情况：从样本109传播的太赫兹波具有脉冲(1)和(2)。根据上文所描述的实施例，延迟时间调节单元105用于依次将延迟光学单元104移动到对应于各个脉冲的位置。根据本实施例，如图5所示，延迟光学单元504a和延迟光学单元504b被分别分配给对应于反射脉冲(1)的位置和对应于反射脉冲(2)的位置，以测量太赫兹波的响应。

这里，如果确保设置的光程，则两个延迟光学单元可以是足够的，并且两个延迟光学单元之间的位置关系不特别受限。

应当注意，根据本实施例，各个延迟光学单元分别对应于从样本109传播的太赫兹波的各个反射脉冲，但是，模式不限于上面的情况。例如，也可以采用这样的模式：太赫兹波的脉冲被设置为多个反射脉冲组，并且延迟光学单元被分别分配给各个反射脉冲组。在此情况下，延迟时间调节单元105执行设置相对于各个反射脉冲组的测量位置并连续地移动分配的延迟光学单元的操作。

如此，通过使用并行地运转的多个延迟光学单元，可以缩短测量太赫兹波的响应所需的时间长度。由于该原因，可以以更高的速度操作根据本发明的实施例的设备。此外，如图10所示，还可以采用这样的配置：向各个延迟光学单元分配多个检测单元。在此情况下，与通过单个检测单元进行处理的模式相比，用于测量各个反射脉冲的等待时间缩短，便于实现设备的更高速操作。

(第五实施例：多个检测单元)

本实施例显示了与上文所描述的太赫兹波检测设备有关的修改示例。具体地说，修改的示例涉及检测单元103的布局。应当注意，将省略与上文所描述的实施例共同的描述部分。

图9涉及到目前为止所描述的设备，显示了检测单元103的另一种模式。如图9所示，提供了根据本实施例的多个检测单元103。

例如，假设这样的情况：取决于样本109的内部部分的状态，传播样本109的太赫兹波的各个脉冲的传播方向是不同的。具体地说，太赫兹波的脉冲(1)和(2)的传播方向彼此不同。在样本109的多个折射率边界面相对于太赫兹波的入射方向具有不同的角度的情况下，太赫兹波的脉冲(1)和(2)的传播方向彼此不同。对于检测单元103，可以以最高灵敏度获得太赫兹波的布局是正在太赫兹波的传播路径当中放置检测单元103的配置。这里，提供令人满意的灵敏度的布局是指由检测单元103检测到的太赫兹波的强度变成最强的布局。当存在具有不同传播方向的脉冲时，例如，可能会发生这样的现象：脉冲(1)的灵敏度是令人满意的，但是，至于脉冲(2)，到达检测单元103的太赫兹波的强度变小，并检测灵敏度降低。由于该原因，在可以对于各个脉冲以最高灵敏度获得太赫兹波的位置安置了多个检测单元903a和903b。根据本实施例，检测单元903a被分配给脉冲(1)，而检测单元903b被分配给脉冲(2)。然后，在对应于由延迟光学单元104选择的测量位置的同时，通过光路切换单元914，探测光(1)和(2)被分别分配给检测单元903a和903b。然后，对于各个脉冲，以最高灵敏度执行测量和检查。

应当注意，如第四实施例所描述的，根据本实施例，从样本109传播的太赫兹波的脉冲对应于各个检测单元，但是，本发明不限于此模式。例如，对于太赫兹波的脉冲，具有基本上相同的传播方向的脉冲被设置为一个脉冲组。此时，检测单元被分配给各个脉冲组。

利用这样的配置，检测单元可以针对各个脉冲的传播方向优化，因此，可以期望检测灵敏度的改善。此外，如图10所示，代替光路切换单元914，可以使用这样的模式，即，使用第四实施例中所描述的多个延迟光学单元。此时，在基本上相同的传播方向上，给各个延迟光学单元分配脉冲。在此情况下，与处理单个延迟光学单元104的模式相比，测量各个脉冲的等待时间缩短，由此，便于实现设备的更高速度。

(第六实施例：通过对测量次数进行计数的累积处理)

本实施例显示了与上文所描述的太赫兹波检测设备有关的修改示例。具体地说，修改的示例涉及获得太赫兹波的方法。应当注意，将省略与上文所描述的实施例共同的描述部分。

如图6所示，根据本实施例的设备具有进一步提供有用于测量次数的计数器单元612的配置，该计数器单元用于测量太赫兹波的响应并记录进行测量的次数。根据本实施例，计数器单元612设置进行测量的次数，并对被测量到此测量次数的样本109的数量进行计数。根据到目前为止所描述的配置，至于由输送单元108输送的样本109，对一个样本109执行一次测量。如果由输送单元108输送的多个样本109相同，则从各个样本109获得的测量结果基本上相同。根据本实施例，处理单元107通过计数器单元612中的待记录的测量次数，对多个测量结果执行累积处理，并获得平均测量结果。换句话说，这里，不是获得单个样本109的测量结果，而是，获得多个样本109的组的平均测量结果。测量模式可以是连续地测量相邻样本109的模式或以某一个数的间隔离散地测量样本的模式。

应当注意，在图6中，处理单元107基于待测量的样本109的数量，进行累积处理，但是，本发明不限于此模式。例如，如图7所示，也可以采用这样的配置：被配置为分割测量时间的计数器单元712累积由检测单元103在预定测量时间中测量的数据。

此外，根据上文所描述的实施例，已经描述了这样的模式：太赫兹波被依次照射到单个样本109，但是，本发明不限于此模式。例如，如图8所示，也可以采用这样的配置：通过使太赫兹波的照射区域变宽，利用太赫兹波集体地照射多个样本109。

如此，通过提供累积来自多个待测量的对象的响应的配置，可以取决于测量系统或测量环境，减轻噪声的影响，并且期望改善信号检测精确度。

(第七实施例：光纤激光器)

本实施例显示了与太赫兹波检测设备有关的模式。具体地说，本实施例涉及激光单元101的修改示例。应当注意，将省略与上文所描述的实施例共同的描述部分。

根据上文所描述的实施例，钛蓝宝石激光器用于激光单元101，但是，根据本实施例，使用光纤激光器。

光纤激光器是小型并且稳定的超短脉冲激光器源，其主要是光学激光器。图11显示了光纤激光器的配置示例。如图11所示，通过包括以下组件来实现光纤激光器：

毫微微秒(femtosecond)光纤激光器1101

1/2波长板1102和1106

放大单元1103

隔离器1104

色散补偿单元1105

偏振束分离器1107

PPLN(周期性极化铌酸锂)元件1108，其是有效的波长转换元件

绿光截止滤波器1109

二向色镜1110

毫微微秒光纤激光器1101对于振荡介质使用光学激光器。中心波长是1558nm，平均强度是5mW，脉宽是300fsec，而循环频率是48MHz。与固态激光器相比，这种类型的毫微微秒光纤激光器1101更小并且更加稳定。使用1/2波长板1102和1106来调节偏振。放大单元1103是被配置为放大来自毫微微秒光纤激光器1101的光脉冲的强度的部件。其强度被放大单元1103放大的光脉冲被色散补偿单元1105转换为短脉冲。PPLN 1108是被配置为生成780nm的分量的部件，该分量是转换为短脉冲的光脉冲的二次谐波分量。随后，通过使用绿光截止滤波器1109和二向色镜1110，以所需的分支比输出谐波分量780nm以及参考波分量1550nm。此谐波分量相当于LT-GaAs的吸收波长，并用于根据本实施例的光导元件的激发光。应当注意，在InGaAs用于光导元件的半导体薄膜的情况下，参考波分量也可以用于用来激励载波的激发光。在此情况下，也可以省略用于生成并提取更高次谐波的光学系统。

下面，将描述与放大单元1103和色散补偿单元1105有关的细节。

图12显示了放大单元1103的配置示例。如图12所示，通过包括以下组件来实现放大单元1103：

三个激光二极管(在图中简称为LD)

单模光纤1201

WDM(波分复用)耦合器1202和1205

偏振控制器1203

添加了Er(铒)的光纤1204

偏振光束合并器1206

相对于1.56μm的波长，单模光纤1201具有-21.4ps²/km的二次群速度色散，9.3μm的模场半径，1.89W^-1km^-1的非线性系数，以及4.5m的光纤长度。相对于1.56((m的波长，添加了Er的光纤1204具有6.44ps2/km的二次群速度色散，8.0((m的模场半径，2.55W-1km-1的非线性系数，以及6.0m的光纤长度。三个LD具有1480nm的波长和400mW的强度。如图12所示，这些LD中的一个用于前向激励，这些LD中的两个用于反向激励。

从毫微微秒光纤激光器1101传入的光脉冲的脉宽由于群速度色散的影响而在单模光纤1201中扩张。利用此配置，临时抑制了光脉冲的峰值强度。结果，光脉冲可以抑制在添加了Er的光纤1204中传播时生成的过度的非线性效应，因此，可以执行有效的能量放大。根据此配置，可以期望光脉冲的平均强度大约是20dB。

图13显示了色散补偿单元1105的配置示例。色散补偿单元1105具有与通过放大单元1103生成的色散特性相反的色散特性。从放大单元1103输出的光脉冲由于在添加了Er的光纤1204中生成的自我相位调制的影响，具有频带广泛地扩散的倾向。鉴于上述情况，在色散补偿单元1105中，补偿了各个波长中的色散，以便获得比毫微微秒光纤激光器1101的脉宽更短的脉冲。如图13所示，根据本实施例，色散补偿光纤1301用于色散补偿单元1105中。具体地说，作为色散补偿光纤1301，使用了大孔直径的光子晶体光纤。相对于1.56μm的波长，本实施例中所使用的色散补偿光纤1301具有-30.3ps²/km的二次群速度色散，26μm的模场半径，0.182W^-1km^-1的非线性系数，以及0.42m的光纤长度。利用此配置，可以期望所获得的光脉冲的脉宽大约是55fsec，可以期望平均强度大约是280mW。

如上文所描述的，对于光导元件的半导体薄膜，在使用LT-GaAs的情况下，通过PPLN 1108生成第二更高次谐波，以获得激发光。在PPLN 1108中，除此谐波分量(780nm)之外，还输出参考波分量(1550nm)，由此，使用二向色镜1110来进行分离。此外，在PPLN1108中，除第二更高次谐波之外，还轻微地生成作为第三更高次谐波的绿光，由此，通过绿光截止滤波器1109来去除绿光。根据这样的配置，可以期望780nm频带内的光脉冲的脉宽大约是58fsec，可以期望平均强度大约是60mW。此外，还可以期望1550nm频带内的光脉冲的脉宽大约是64fsec，可以期望平均强度大约是170mW。

在某些情况下，如图14A和14B所示，还可以通过使用高度非线性光纤来执行脉冲压缩。图14A是用于压缩1550nm频带中的光脉冲的结构图。此外，图14B是用于压缩780nm频带中的光脉冲的结构图。应当注意，这些配置仅仅是示例模式，执行脉冲压缩的方法不限于此方法。

在图14A中，为了在1550nm频带中执行脉冲压缩，使用单模光纤1401和高度非线性光纤1402。相对于波长1.56μm，单模光纤1401具有-21.4ps²/km的二次群速度色散，1.89W^-1km^-1的非线性系数，以及0.115m的光纤长度。相对于波长1.56μm，高度非线性光纤1402具有-14.6ps²/km的二次群速度色散，4.53W^-1km^-1的非线性系数，以及0.04m的光纤长度。此外，从光纤输出的光脉冲具有抛物面反射镜，以进行校准，以便避免由于透镜中的色散而导致的脉冲扩散。根据这样的配置，可以期望所获得的光脉冲的脉宽大约是22fsec，可以期望平均强度大约是120mW。

在图14B中，为了在780nm频带中执行脉冲压缩，使用了高度非线性的光纤1402和啁啾镜(chirped mirror)1403。啁啾镜1403是负色散啁啾镜。每当镜子具有一次反射时，施加大约-35fs²的色散。当多次在啁啾镜1403之间反射光脉冲的同时，执行脉冲压缩。这里，使用1m高度非线性光纤1402。根据这样的配置，可以预计所获得的光脉冲的脉宽大约是37fsec，可以预计平均强度大约是30mW。根据本实施例，此光脉冲被用作光导元件的激发光。应当注意，光纤激光器的具体配置和各个参数不限于上面的情况，本领域普通人员可以根据各种用途适当地进行选择。

此外，根据本实施例，光导元件用于生成单元102。如上文所描述的，通过使用没有电极或有机晶体的半导体衬底，可以抑制由于电极配置导致的太赫兹波段的限制，并且可以期望更宽频带(窄脉冲宽度)的响应波形。具体地说，DAST晶体(4-二甲基氨基-N-甲基-4-杂芪甲苯磺酸酯)用于生成单元102，而基于LT-GaAs的光导元件用于检测单元103。此时，从光纤激光器，通过照射作为探测光的1550nm频带中的光，照射作为探测光的780nm中的光，可以生成半带宽为大约200fs的太赫兹波(大约7.5THz的频带)。

如此，通过使用激光单元101的光纤激光器，可以期望设备的稳定性、较小的尺寸和较低的价格。

虽然已经参考示范性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示范性实施例。以下权利要求的范围应该被给予最广泛的解释，以便包含所有修改以及等效的结构和功能。

Claims (13)

1.一种用于获得与透射过样本或被样本反射的太赫兹波有关的信息的设备，所述设备包括:

生成单元，用于生成太赫兹波；

检测单元，用于检测由生成单元生成的、并透射过样本或被样本反射的太赫兹波；

延迟单元，用于改变检测单元检测太赫兹波的定时；

存储单元，用于预先存储与样本有关的信息；以及

波形获得单元，用于获得由延迟单元获得的透射的或反射的太赫兹波的时间波形，

其中，延迟单元是可控制的，以允许检测单元在与所述时间波形有关的如下区域中检测太赫兹波，所述区域是基于预先存储在存储单元中的与样本有关的信息而设置的，并且所述区域中的透射的或反射的太赫兹波的时间波形被获得。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，预先存储在存储单元中的与样本有关的信息是由波形获得单元先前获得的透射过样本或被样本反射的太赫兹波的时间波形。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述区域是所述时间波形的脉冲。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，波形获得单元通过基于由延迟单元改变的定时对由检测单元检测到的太赫兹波进行采样，获得透射过样本或被样本反射的太赫兹波的时间波形。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，延迟单元改变生成太赫兹波的定时以及检测太赫兹波的定时中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，基于所述区域中的透射的或反射的太赫兹波的所述时间波形，获得与样本有关的信息。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，将所述区域中的透射的或反射的太赫兹波的所述时间波形与预先存储在存储单元中的所述信息进行比较，以导出样本的状态。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，对测量样本的次数进行计数，累积由检测单元检测到的测得太赫兹波，以通过使用累积值和所述次数获得太赫兹波的平均强度。

9.根据权利要求1所述的设备，进一步包括被配置为生成脉冲激光的光纤激光器，其中:

生成单元包括被配置为通过照射所述脉冲激光生成太赫兹波的光导元件；以及

检测单元包括被配置为通过照射所述脉冲激光检测太赫兹波的光导元件。

10.一种获得与透射过样本或被样本反射的太赫兹波有关的信息的方法，所述方法包括:

生成太赫兹波；

检测所生成的太赫兹波入射到样本而得到的太赫兹波；

通过改变检测定时，获得透射的或反射的太赫兹波的时间波形；

改变定时，以便在与预先获得的所述时间波形有关的如下区域中检测透射的或反射的太赫兹波，所述区域是基于透射过样本或被样本反射的太赫兹波的所述时间波形而设置的；以及，

获得所述区域中的透射的或反射的太赫兹波的时间波形。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述区域中检测到的太赫兹波的脉冲与预先获得的透射过样本或被样本反射的太赫兹波的所述时间波形的脉冲进行比较，以导出样本的状态。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述反射的太赫兹波是被样本的折射率边界面反射的脉冲。

13.一种用于获得与透射过样本或被样本反射的太赫兹波有关的信息的设备，所述设备包括:

光纤激光器，被配置为生成脉冲激光；

生成单元，用于通过照射所述脉冲激光生成太赫兹波；

检测单元，用于通过照射所述脉冲激光检测由生成单元生成的、并透射过样本或被样本反射的太赫兹波；

延迟单元，用于改变检测单元检测太赫兹波的定时；

波形获得单元，用于获得由延迟单元获得的透射的或反射的太赫兹波的时间波形；以及

存储单元，用于存储由波形获得单元先前获得的透射过样本或被样本反射的太赫兹波的时间波形，

其中，对测量样本的次数进行计数，累积由检测单元检测到的测得太赫兹波，以通过使用累积值和所述次数获得太赫兹波的平均强度，

其中，延迟单元是可控制的，以允许检测单元在与所述时间波形有关的如下区域中检测太赫兹波，所述区域是基于预先存储在存储单元中的太赫兹波的所述时间波形而设置的，

其中，通过太赫兹波的所述平均强度，获得所述区域中的透射的或反射的太赫兹波的时间波形，

其中，将所述区域中的透射的或反射的太赫兹波的所述时间波形与预先存储在所述存储单元中的太赫兹波的所述时间波形进行比较，以导出样本的状态。

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