CN109507147A - 一种太赫兹检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种太赫兹检测装置。太赫兹检测装置包括：第一激光器，产生第一输出光束；第二激光器，产生第二输出光束，其中，第一输出光束的波长与第二输出光束的波长不同；光纤耦合器，分别与第一激光器和第二激光器耦接，用于产生第一发射光束、第二发射光束、第一接收光束和第二接收光束；发射电路，与光纤耦合器耦接，用于产生第一太赫兹发射信号和第二太赫兹发射信号，将第一太赫兹发射信号发射至第一样品表面，将第二太赫兹发射信号发射至第二样品表面；接收电路，与光纤耦合器耦接，用于接收通过第一样品表面的第一太赫兹发射信号和通过第二样品表面的第二太赫兹发射信号。本申请的太赫兹检测装置能够同时检测两组被测样品的时域光谱。
Description
技术领域
本申请涉及光谱技术相关领域，具体涉及一种太赫兹检测装置。
背景技术
现有的太赫兹时域光谱仪一般采用单一激光器，因此只能输出一组太赫兹信号，从而检测单组的被测样品。当需要检测多组被测样品，只能分步检测，无法同时检测多组被测样品。
发明内容
本申请提供一种太赫兹检测装置，以解决现有技术中太赫兹时域光谱仪无法同时检测多组被测样品的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种太赫兹检测装置，所述太赫兹检测装置包括：
第一激光器，产生第一输出光束；
第二激光器，产生第二输出光束，其中，所述第一输出光束的波长与所述第二输出光束的波长不同；
光纤耦合器，分别与所述第一激光器和所述第二激光器耦接，用于耦合所述第一输出光束和所述第二输出光束，并产生第一发射光束、第二发射光束、第一接收光束和第二接收光束；
发射电路，与所述光纤耦合器耦接，用于从第二光纤耦合器接收到所述第一发射光束和所述第二发射光束，并产生第一太赫兹发射信号和第二太赫兹发射信号，将所述第一太赫兹发射信号发射至第一样品表面，将所述第二太赫兹发射信号发射至第二样品表面；
接收电路，与所述光纤耦合器耦接，用于接收通过所述第一样品表面的第一太赫兹发射信号和通过所述第二样品表面的第二太赫兹发射信号。
在本申请中，太赫兹检测装置包括：太赫兹检测装置包括：第一激光器，产生第一输出光束；第二激光器，产生第二输出光束，其中，第一输出光束的波长与第二输出光束的波长不同；光纤耦合器，分别与第一激光器和第二激光器耦接，用于耦合第一输出光束和第二输出光束，并产生第一发射光束、第二发射光束、第一接收光束和第二接收光束；发射电路，与光纤耦合器耦接，用于从第二光纤耦合器接收到第一发射光束和第二发射光束，并产生第一太赫兹发射信号和第二太赫兹发射信号，将第一太赫兹发射信号发射至第一样品表面，将第二太赫兹发射信号发射至第二样品表面；接收电路，与光纤耦合器耦接，用于接收通过第一样品表面的第一太赫兹发射信号和通过第二样品表面的第二太赫兹发射信号。通过该太赫兹检测装置可以获得两组太赫兹发射信号和两组太赫兹接收信号，从而同时检测第一样品和第二样品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请太赫兹时域光谱检测装置一实施例的结构示意图；
图2是本申请太赫兹时域光谱检测装置另一实施例的结构示意图；
图3是本申请宽频可调谐太赫兹检测装置一实施例的结构示意图；
图4是本申请检测装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的太赫兹时域光谱检测装置，用于利用飞秒级脉冲产生并探测时间分辨的太赫兹电场，然后通过傅里叶变换等算法获得被测样品的光谱信息。由于组成样品的大分子的振动和转动能级大多在太赫兹波段，而大分子，特别是生物和化学大分子是具有本身物性的物质集团，进而可以利用本申请的太赫兹时域光谱检测装置通过特征频率对物质结构、物性等进行分析和鉴定，从而分析出样品的性质。
本申请提出了一种太赫兹时域光谱检测装置，具体请参见图1，图1是本申请太赫兹时域光谱检测装置一实施例的结构示意图。
太赫兹时域光谱检测装置100包括激励源11、第一光纤耦合器12、至少一个第二光纤耦合器13和发射电路14。
其中，激励源11用于输出输出光束。根据激励源11的不同组成类型，激励源11根据不同的原理产生输出光束，例如，本实施例的激励源11可通过电激励、光激励和化学激励中的一种方式产生输出光束。
第一光纤耦合器12与激励源11耦接，可以将输出光束分路或合路。在本实施例中，第一光纤耦合器12用于将激励源11输出的输出光束分路为第一输出光束和第二输出光束，其中，第一输出光束和第二输出光束具有相同的性质。
第二光纤耦合器13与第一光纤耦合器12的一个输出端耦接，第二光纤耦合器13用于接收第一输出光束，并将第一输出光束分路为第一发射光束和第二发射光束，其中，第一发射光束和第二发射光束具有相同的性质。
第二光纤耦合器13输出的第一发射光束和第二发射光束分别接入到发射电路14中，发射电路14包括发射天线(图中未示出)。发射电路14分别对第一发射光束和第二发射光束进行信号处理，得到太赫兹发射信号，然后将处理后的太赫兹发射信号分别通过发射天线发射到样品表面。具体地，发射电路14将第一太赫兹发射信号发射至第一样品表面，发射电路14将第二太赫兹发射信号发射至第二样品表面。
与上述发射端对应，太赫兹时域光谱检测装置100进一步包括接收端。
具体的，太赫兹时域光谱检测装置100进一步包括至少一个第三光纤耦合器15和接收电路16。
其中，第三光纤耦合器15与第一光纤耦合器12的另一输出端耦接，第三光纤耦合器15用于接收第二输出光束，并将第二输出光束分路为第一接收光束和第二接收光束，其中，第一接收光束和第二接收光束具有相同的性质。
第三光纤耦合器15输出的第一接收光束和第二接收光束分别接入到接收电路16中，接收电路16包括接收天线(图中未示出)。接收电路16通过接收天线接收通过样品表面的太赫兹发射信号，具体地，接收电路16接收通过第一样品表面的第一太赫兹发射信号，接收电路16接收通过第二样品表面的第二太赫兹发射信号。
接收电路16经过第一太赫兹发射信号触发，将第一接收光束转化为关于第一样品的第一太赫兹接收信号；接收电路16经过第二太赫兹发射信号触发，将第二接收光束转化为关于第二样品的第二太赫兹接收信号。其中，接收电路16获取的第一太赫兹接收信号和第二太赫兹接收信号分别能够表征第一样品的时域光谱特性和第二样品的时域光谱特性。
在本实施例中，激励源11输出一束输出光束，经过第一光纤耦合器12和第二光纤耦合器13能产生第一太赫兹发射信号和第二太赫兹发射信号，经过第一光纤耦合器12和第三光纤耦合器15能产生第一太赫兹接收信号和第二太赫兹接收信号，从而组成两组检测样品时域光谱的信号组，且两组信号组之间互不干扰。相对于现有技术，本实施例的太赫兹时域光谱检测装置100能够同时产生两组互不干扰的信号组，能够有效提高资源利用率。
进一步地，本实施例中只提出了一个第二光纤耦合器15和第三光纤耦合器16，进而产生两组检测样品时域光谱的信号组；在其它实施例中，只需要增加第二光纤耦合器15和/或第三光纤耦合器16的数量，即可获得多组检测样品时域光谱的信号组，从而提高太赫兹时域光谱检测装置100的可扩展性。
基于上述太赫兹时域光谱检测装置100，本申请还提出了另一种太赫兹时域光谱检测装置，本实施例的太赫兹时域光谱检测装置具有全光纤化，独立双检测模式，且成本低等优势，具体请参见图2，图2是本申请太赫兹时域光谱检测装置另一实施例的结构示意图。
太赫兹时域光谱检测装置200包括激励源21、第一光纤耦合器22、至少一个第二光纤耦合器23、发射电路24、至少一个第三光纤耦合器25和接收电路26。其中，上述组件的连接方式与上述实施例中的组件的连接方式相同，在此不再赘述。
在本实施例中，激励源21可为飞秒激光器，也可为其它能够产生飞秒级脉冲的激光器。第一光纤耦合器22、第二光纤耦合器23和/或第三光纤耦合器25为3dB耦合器。
其中，发射电路24进一步包括第一光电导发射天线241和第二光电发射天线242，本实施例的光电导发射天线的数量与上述太赫兹发射信号的束数相对应。
第一光电导发射天线241与第二光纤耦合器23的一输出端耦接，用于从第二光纤耦合器23接收第一发射光束，并根据第一发射光束产生第一太赫兹发射信号，将第一太赫兹发射信号发射至第一样品表面。
第二光电导发射天线242与第二光纤耦合器23的另一输出端耦接，用于从第二光纤耦合器23接收第二太发射光束，并根据第二发射光束产生第二太赫兹发射信号，将第二赫兹发射信号发射至第二样品表面。
其中，第一光电导发射天线241和/或第二光电导发射天线242可为低温生长的铟镓砷(InGaAs)材料为衬底的光电导天线。
进一步地，发射电路24还包括偏置电路243，偏置电路243分别于第一光电导发射天线241和第二光电导发射天线242耦接。偏置电路243用于产生偏置电场，当第一光电导发射天线241和第二光电导发射天线242中的光电导材料的禁带宽度小于激光的光子能量时，铟镓砷(InGaAs)材料材料中的载流子在偏置电场的作用下加速，进而形成第一光电流和第二光电流。第一光电流通过第一光电导发射天线241辐射出第一太赫兹发射信号，第二光电流通过第二光电导发射天线242辐射出第二太赫兹发射信号，其中，第一太赫兹发射信号和第二太赫兹发射信号均为连续的太赫兹信号。
进一步地，第一光电导发射天线241辐射出的第一太赫兹发射信号与第一样品表面的夹角小于90°，使得第一太赫兹发射信号以反射式的方式通过第一样品。第二光电导发射天线242辐射出的第二太赫兹发射信号与第二样品表面的夹角等于90°，使得第二太赫兹发射信号以透射式的方式通过第二样品。由此，太赫兹时域光谱检测装置200可以获得关于被测样品的透射信息和反射信息。
与上述发射电路24对应，本实施例的接收电路26进一步包括第一光电导接收天线261和第二光电接收天线262，本实施例的光电导接收天线的数量与上述太赫兹接收信号的束数相对应。
第一光电导接收天线261与第三光纤耦合器25的一输出端耦接，用于接收第一接收光束，使得第一接收光束激发出第一光电导接收天线261的载流子。
第一光电导接收天线261进一步用于接收通过第一样品表面的第一太赫兹发射信号，该第一太赫兹发射信号在第一光电导接收天线261上产生偏置电场，第一光电导接收天线261的载流子在偏置电场的作用下加速，形成第三光电流。
第二光电导接收天线262与第三光纤耦合器25的另一输出端耦接，第二光电导接收天线262形成第四光电流的过程与上述第一光电导接收天线261形成第三光电流的过程相同，在此不再赘述。
太赫兹时域光谱检测装置200进一步包括锁相放大电路27，锁相放大电路27分别于第一光电导接收天线261和第二光电导接收天线262耦接，用于将第三光电流和第四电流进行锁相放大等处理后，在相关的软件界面上显示关于第一样品和第二样品的波形和频谱。
进一步地，太赫兹时域光谱检测装置200还可包括色散补偿模块28、第一光纤延迟装置291和第二光纤延迟装置292。
其中，色散补偿模块28的一端与激励源21耦接，另一端与第一光纤耦合器22耦接。色散补偿模块可以补偿因飞秒激光在长距离保偏光纤中传输过程中因色散导致的脉冲展宽，从而保证到达上述光电导天线的飞秒激光的脉宽小于100fs。
第一光纤延迟装置291的一端与第一光纤耦合器22耦接，另一端与第二光纤耦合器23耦接，其中，第一光纤延迟装置291至少包括第一保偏单模光纤(图中未示出)。
第二光纤延迟装置292的一端与第一光纤耦合器22耦接，另一端与第三光纤耦合器25耦接，其中，第二光纤延迟装置292至少包括第二保偏单模光纤(图中未示出)。进一步地，第二保偏单模光纤的长度小于上述第一保偏单模光纤的长度。
第一光纤延迟装置291和第二光纤延迟装置292可以提高第三太赫兹信号的信噪比，实现宽延时、高精度的扫描效果。
在其它实施例中，太赫兹时域光谱检测装置200可以只接入第一光纤延迟装置291或者只接入第二光纤延迟装置292，在此不再赘述。
本申请还提出了一种宽频可调谐太赫兹检测装置，用于利用宽频可调谐的飞秒级脉冲产生并探测时间分辨的太赫兹电场，然后通过傅里叶变换等算法获得被测样品的光谱信息。
具体请参见图3，图3是本申请宽频可调谐太赫兹检测装置一实施例的结构示意图。
宽频可调谐太赫兹检测装置300至少包括第一激光器31、第二激光器32、光纤耦合器33、发射电路34和接收电路35。
其中，第一激光器31用于产生波长为λ1的第一输出光束，第二激光器32用于产生波长为λ2的第二输出光束，其中，第一输出光束的波长λ1和第二输出光束的波长λ2不同。
第一激光器31和/或第二激光器32可为分布式反馈半导体窄线宽激光器或其它激光器。
在本实施例中，提供了第一激光器31和第二激光器32；在其它实施例中，激光器的数量和根据需要增加或减少，在此不再赘述。
光纤耦合器33可为3dB耦合器，光纤耦合器33的一输入端与第一激光器31耦接，另一输入端与第二激光器32耦接。光纤耦合器33用于将第一输出光束和第二输出光束耦合，并产生具有多波长(λ1,λ2)的第三输出光束。
在本实施例中，光纤耦合器33为2X2光纤耦合器33，根据激光器的数量，光纤耦合器33可为其它多输出端的光纤耦合器，例如3X2光纤耦合器33等，在此不再赘述。
发射电路34与光纤耦合器33的一输出端耦接，发射电路34能够接收第三输出光束，并将第三输出光束发射至被测样品表面；接收电路35与光纤耦合器33的另一输出端耦接，接收电路35能够接收通过被测样品表面的第三输出光束。
进一步地，发射电路34包括光电导发射天线341和偏置电路342。
其中，光电导发射天线341与光纤耦合器33的第一输出端耦接，光电导发射天线341能够接收第三输出光束。第三输出光束耦合在光电导发射天线341上，并产生第一拍频信号，第一拍频信号的波长为ω＝λ2-λ1。上述的第一拍频信号的频率为100GHz～10THz，即第一拍频信号的频率正好落在太赫兹波段上。
光电导发射天线341可为低温生长铟镓砷(InGaAs)材料为衬底的光电导天线。
偏置电路342与光电导发射天线341耦接，偏置电路342能够产生第一偏置电场。当第一拍频信号打到光电导发射天线341的半导体材料上时，能够激发出半导体材料中的载流子，其中，载流子包括电子和空穴对。在第一偏置电场的作用下，载流子加速并形成瞬变的光电流，光电流在光电导发射天线341上辐射出太赫兹发射信号。光电导发射天线341进一步将该太赫兹发射信号发射至被测样品表面。
进一步地，光电导发射天线341输出的太赫兹发射信号与被测样品表面小于90°，以获得被测样品的反射时域光谱。
或者，光电导发射天线341输出的太赫兹发射信号与被测样品表面等于90°，以获得被测样品的透射时域光谱。
进一步地，宽频可调谐太赫兹检测装置300还包括至少一个温控装置36，温控装置36分别与第一激光器31和第二激光器32耦接，温控装置36分别控制第一激光器31和第二激光器32的温度，从而使得第一激光器31和第二激光器32输出不同波长的输出光束。
具体地，温控装置36控制第一激光器31的温度，使得第一激光器31产生波长为λ4的第四输出光束，其中，第四输出光束的波长λ4与上述第一输出光束的波长λ1不同；温控装置36控制第二激光器32的温度，使得第二激光器32产生波长为λ5的第五输出光束，其中，第五输出光束的波长λ5与上述第二输出光束的波长λ2不同。
由此可见，通过温控装置36控制激光器的温度，能够使得激光器产生宽频可调谐的输出光束。经过温控装置36的温度控制后，波长为λ4的第四输出光束和波长为λ5的第五输出光束在光电导发射天线341上产生的拍频信号波长为ω＝λ5-λ4。由此可见，通过温度控制，能够使得输出的拍频信号的频率可调谐。因此，宽频可调谐太赫兹检测装置300可选用低成本的激光器，并通过温控装置的控制，使得拍频信号的频率落在太赫兹波段上，即可完成被测样品的时域光谱测量。
进一步地，在本实施例中，温控装置36同时控制第一激光器31和第二激光器32的温度，在其它实施例中，宽频可调谐太赫兹检测装置300还可以包括多个温控装置36，每个温控装置36控制对应的激光器的温度，以增加可调谐的频段。
与上述发射电路34对应，本实施例的接收电路35进一步包括光电导接收天线351和锁相放大电路352。
其中，光电导接收天线351，光纤耦合器33的第二输出端耦接，能够接收第三输出光束，使得第三输出光束产生第二拍频信号，第二拍频信号的波长与上述第一拍频信号的波长相同，第二拍频信号激发出光电导接收天线351的第二载流子。
光电导接收天线351进一步接收通过被测样品表面的太赫兹发射信号，该太赫兹发射信号在光电导接收天线351上产生第二偏置电场，第二载流子在第二偏置电场的作用下加速，形成瞬变的第二光电流。
锁相放大电路352与光电导接收天线351耦接，锁相放大电路352将上述第二光电流进行锁相放大处理，并在相关的软件界面上显示关于被测样品的波形和频谱。
进一步地，宽频可调谐太赫兹检测装置300还可包括第一光纤延迟装置371和第二光纤延迟装置372。
第一光纤延迟装置371的一端与光纤耦合器33耦接，另一端与光电导发射天线341耦接，其中，第一光纤延迟装置371至少包括第一保偏单模光纤(图中未示出)。
第二光纤延迟装置372的一端与光纤耦合器33耦接，另一端与光电导接收天线351耦接，其中，第二光纤延迟装置372至少包括第二保偏单模光纤(图中未示出)。进一步地，第二保偏单模光纤的长度小于上述第一保偏单模光纤的长度。
第一光纤延迟装置371和第二光纤延迟装置372可以提高第三太赫兹信号的信噪比，实现宽延时、高精度的扫描效果。
本申请还提供了一种太赫兹检测装置，用于利用宽频可调谐的飞秒级脉冲产生并探测时间分辨的太赫兹电场，然后通过傅里叶变换等算法获得被测样品的光谱信息。
具体请参见图4，图4是本申请检测装置一实施例的结构示意图。
本实施例的检测装置400至少包括第一激光器411、第二激光器412、第一光纤耦合器42、至少一个第二光纤耦合器43和发射电路44。
其中，第一激光器411用于产生波长为λ1的第一输出光束，第二激光器412用于产生波长为λ2的第二输出光束，其中，第一输出光束的波长λ1和第二输出光束的波长λ2不同。
第一激光器411和/或第二激光器412可为分布式反馈半导体窄线宽激光器或其它激光器。
在本实施例中，提供了第一激光器411和第二激光器412；在其它实施例中，激光器的数量和根据需要增加或减少，在此不再赘述。
第一光纤耦合器42的一输入端与第一激光器411耦接，另一输入端与第二激光器412耦接。第一光纤耦合器42用于将第一输出光束和第二输出光束耦合，并产生具有多波长(λ1,λ2)的第三输出光束。
第二光纤耦合器43与第一光纤耦合器42的一个输出端耦接，第二光纤耦合器43用于接收第三输出光束，并将第三输出光束分路为第一发射光束和第二发射光束，其中，第一发射光束和第二发射光束具有相同的性质。
第二光纤耦合器43输出的第一发射光束和第二发射光束分别接入到发射电路44中，发射电路44包括发射天线(图中未示出)。发射电路44分别对第一发射光束和第二发射光束进行信号处理，产生第一太赫兹发射信号和第二太赫兹发射信号，然后将处理后的太赫兹发射信号分别通过发射天线发射到样品表面。具体地，发射电路44将第一太赫兹发射信号发射至第一样品表面，发射电路44将第二太赫兹发射信号发射至第二样品表面。
进一步地，发射电路44进一步包括第一光电导发射天线441和第二光电发射天线442，本实施例的光电导发射天线的数量与上述太赫兹发射信号的束数相对应。
第一光电导发射天线441与第二光纤耦合器43的一输出端耦接，用于从第二光纤耦合器43接收第一发射光束，第一发射光束耦合在第一光电导发射天线441上，并产生第一拍频信号。
第二光电导发射天线442与第二光纤耦合器43的另一输出端耦接，用于从第二光纤耦合器43接收第二发射光束，第二发射光束耦合在第二光电导发射天线442上，并产生第二拍频信号。
其中，第一拍频信号的第二拍频信号的波长均为ω＝λ2-λ1。
其中，第一光电导发射天线441和/或第二光电导发射天线442可为低温生长铟镓砷(InGaAs)材料为衬底的光电导天线。
进一步地，发射电路44还包括偏置电路443，偏置电路443分别于第一光电导发射天线441和第二光电导发射天线442耦接。偏置电路443用于产生偏置电场，
当第一拍频信号打到第一光电导发射天线441的半导体材料上，导致第一光电导发射天线441中的光电导材料的禁带宽度小于激光的光子能量时，激发出半导体材料中的载流子，其中，载流子包括电子和空穴对。在偏置电场的作用下，载流子加速并形成瞬变的光电流，光电流在第一光电导发射天线441上辐射出第一太赫兹发射信号。第一光电导发射天线441进一步将该第一太赫兹发射信号发射至第一样品表面。
第二光电导发射天线442将产生第二太赫兹发射信号和发射第二太赫兹发射信号至第二样品表面的过程与上述过程相同，在此不再赘述。
其中，第一太赫兹发射信号和第二太赫兹发射信号均为连续的太赫兹信号。
进一步地，第一光电导发射天线441辐射出的第一太赫兹发射信号与第一样品表面的夹角小于90°，使得第一太赫兹发射信号以反射式的方式通过第一样品。第二光电导发射天线442辐射出的第二太赫兹发射信号与第二样品表面的夹角等于90°，使得第二太赫兹发射信号以透射式的方式通过第二样品。由此，太赫兹时域光谱检测装置400可以获得关于被测样品的透射信息和反射信息。
进一步地，本实施例的太赫兹检测装置400还包括至少一个温控装置45，温控装置45分别与第一激光器411和第二激光器412耦接，温控装置45分别控制第一激光器411和第二激光器412的温度，从而使得第一激光器411和第二激光器412输出不同波长的输出光束。
具体地，温控装置45控制第一激光器411的温度，使得第一激光器411产生波长为λ4的第四输出光束，其中，第四输出光束的波长λ4与上述第一输出光束的波长λ1不同；温控装置45控制第二激光器412的温度，使得第二激光器412产生波长为λ5的第五输出光束，其中，第五输出光束的波长λ5与上述第二输出光束的波长λ2不同。
由此可见，通过温控装置45控制激光器的温度，能够使得激光器产生宽频可调谐的输出光束。经过温控装置45的温度控制后，波长为λ4的第四输出光束和波长为λ5的第五输出光束在第一光电导发射天线441上产生的第一拍频信号波长为ω＝λ5-λ4，由此可见，通过温度控制，能够使得输出的拍频信号的频率可调谐。因此，宽频可调谐太赫兹检测装置400可选用低成本的激光器，并通过温控装置的控制，使得拍频信号的频率落在太赫兹波段上，即可完成被测样品的时域光谱测量。
进一步地，在本实施例中，温控装置45同时控制第一激光器411和第二激光器412的温度，在其它实施例中，宽频可调谐太赫兹检测装置400还可以包括多个温控装置45，每个温控装置45控制对应的激光器的温度，以增加可调谐的频段。
与上述发射端对应，太赫兹检测装置进一步包括接收端。
具体地，本实施例的太赫兹检测装置400进一步包括至少一个第三光纤耦合器46和接收电路47。
其中，第三光纤耦合器46与第一光纤耦合器42的另一输出端耦接，第三光纤耦合器46用于接收第三输出光束，并将第三输出光束分路为第一接收光束和第二接收光束，其中，第一接收光束和第二接收光束具有相同的性质。
第三光纤耦合器46输出的第一接收光束和第二接收光束分别接入到接收电路47中，接收电路47包括接收天线(图中未示出)。接收电路47通过接收天线接收通过样品表面的太赫兹发射信号，具体地，接收电路47接收通过第一样品表面的第一太赫兹发射信号，接收电路47接收通过第二样品表面的第二太赫兹发射信号。
接收电路47经过第一太赫兹发射信号触发，将第一接收光束转化为关于第一样品的第一太赫兹接收信号；接收电路47经过第二太赫兹发射信号触发，将第二接收光束转化为关于第二样品的第二太赫兹接收信号。其中，接收电路47获取的第一太赫兹接收信号和第二太赫兹接收信号分别能够表征第一样品的时域光谱特性和第二样品的时域光谱特性。
进一步地，与上述发射电路44对应，本实施例的接收电路47进一步包括第一光电导接收天线471和第二光电接收天线472，本实施例的光电导接收天线的数量与上述太赫兹接收信号的束数相对应。
第一光电导接收天线471与第三光纤耦合器46的一输出端耦接，用于接收第一接收光束，使得第一接收光束激发出第一光电导接收天线471的载流子。
第一光电导接收天线471进一步用于接收通过第一样品表面的第一太赫兹发射信号，该第一太赫兹发射信号在第一光电导接收天471上产生偏置电场，第一光电导接收天线471的载流子在偏置电场的作用下加速，形成第三光电流。
第二光电导接收天线472与第三光纤耦合器46的另一输出端耦接，第二光电导接收天线472形成第四光电流的过程与上述第一光电导接收天线471形成第三光电流的过程相同，在此不再赘述。
太赫兹检测装置400进一步包括锁相放大电路48，锁相放大电路48分别于第一光电导接收天线471和第二光电导接收天线472耦接，用于将第三光电流和第四电流进行锁相放大等处理后，在相关的软件界面上显示关于第一样品和第二样品的波形和频谱。
进一步地，太赫兹检测装置400还可包括第一光纤延迟装置491和第二光纤延迟装置492。
第一光纤延迟装置491的一端与第一光纤耦合器42耦接，另一端与第二光纤耦合器43耦接，其中，第一光纤延迟装置491至少包括第一保偏单模光纤(图中未示出)。
第二光纤延迟装置492的一端与第一光纤耦合器42耦接，另一端与第三光纤耦合器46耦接，其中，第二光纤延迟装置492至少包括第二保偏单模光纤(图中未示出)。进一步地，第二保偏单模光纤的长度小于上述第一保偏单模光纤的长度。
第一光纤延迟装置491和第二光纤延迟装置492可以提高第三太赫兹信号的信噪比，实现宽延时、高精度的扫描效果。
在其它实施例中，太赫兹检测装置400可以只接入第一光纤延迟装置491或者只接入第二光纤延迟装置492，在此不再赘述。
以上对本申请实施例所提供的太赫兹检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种太赫兹检测装置，其特征在于，所述太赫兹检测装置包括：
第一激光器，产生第一输出光束；
第二激光器，产生第二输出光束，其中，所述第一输出光束的波长与所述第二输出光束的波长不同；
光纤耦合器，分别与所述第一激光器和所述第二激光器耦接，用于耦合所述第一输出光束和所述第二输出光束，并产生第一发射光束、第二发射光束、第一接收光束和第二接收光束；
发射电路，与所述光纤耦合器耦接，用于从第二光纤耦合器接收到所述第一发射光束和所述第二发射光束，并产生第一太赫兹发射信号和第二太赫兹发射信号，将所述第一太赫兹发射信号发射至第一样品表面，将所述第二太赫兹发射信号发射至第二样品表面；
接收电路，与所述光纤耦合器耦接，用于接收通过所述第一样品表面的第一太赫兹发射信号和通过所述第二样品表面的第二太赫兹发射信号。
2.根据权利要求1所述的太赫兹检测装置，其特征在于，所述太赫兹检测装置进一步包括：
至少一个温控装置，分别与所述第一激光器和所述第二激光器耦接，用于分别控制所述第一激光器和所述第二激光器的温度，从而使得所述第一激光器产生第四输出光束，所述第二激光器产生第五输出光束；
其中，所述第四输出光束的波长与所述第一输出光束的波长不同，所述第五输出光束的波长与所述第二输出光束的波长不同。
3.根据权利要求1所述的太赫兹检测装置，其特征在于，所述光纤耦合器进一步包括第一耦合器、第二耦合器和第三耦合器；
所述第一耦合器，分别与所述第一激光器和所述第二激光器耦接，用于耦合所述第一输出光束和所述第二输出光束，并产生第三输出光束；
所述第二耦合器，与所述第一耦合器的第一输出端耦接，用于接收所述第三输出光束，并将所述第三输出光束分为所述第一发射光束和所述第二发射光束；
所述第三耦合器，与所述第一耦合器的第二输出端耦接，用于接收所述第三输出光束，并将所述第三输出光束分为所述第一接收光束和所述第二接收光束。
4.根据权利要求3所述的太赫兹检测装置，其特征在于，所述发射电路包括：
第一光电导发射天线，与所述第二光纤耦合器耦接，用于从所述第二光纤耦合器接收到所述第一发射光束，使得所述第一发射光束形成第一拍频信号，并产生第一太赫兹发射信号，将所述第一太赫兹发射信号发射至所述第一样品表面；
第二光电导发射天线，与所述第二光纤耦合器耦接，用于从所述第二光纤耦合器接收到所述第二发射光束，使得所述第二发射光束产生第二拍频信号，并产生第二太赫兹发射信号，将所述第二太赫兹发射信号发射至所述第二样品表面。
5.根据权利要求4所述的太赫兹检测装置，其特征在于，所述发射电路进一步包括：
偏置电路，分别与所述第一光电导发射天线和所述第二光电导发射天线耦接，用于产生第一偏置电场；
所述第一拍频信号激发出所述第一光电导发射天线的第一载流子，所述第一载流子在所述第一偏置电场的作用下加速，形成第一光电流，所述第一光电流辐射出第一太赫兹发射信号；
所述第一光电导发射天线进一步将所述第一太赫兹发射信号发射至所述第一样品表面；
所述第二拍频信号激发出所述第二光电导发射天线的第二载流子，所述第二载流子在所述第一偏置电场的作用下加速，形成第二光电流，所述第二光电流辐射出第二太赫兹发射信号；
所述第二光电导发射天线进一步将所述第二太赫兹发射信号发射至所述第二样品表面。
6.根据权利要求5所述的太赫兹检测装置，其特征在于，所述接收电路包括：
第一光电导接收天线，与所述第三光纤耦合器耦接，用于接收所述第一接收光束，使得所述第一接收光束激发出所述第一光电导接收天线的第三载流子；
第一光电导接收天线进一步用于接收通过所述第一样品表面的第一太赫兹发射信号，所述第一太赫兹发射信号在所述第一光电导接收天线上产生第二偏置电场，所述第三载流子在所述第二偏置电场的作用下加速，形成第三光电流；
第二光电导接收天线，与所述第三光纤耦合器耦接，用于接收所述第二接收光束，使得所述第二接收光束激发出所述第二光电导接收天线的第四载流子；
第二光电导接收天线进一步用于接收通过所述第二样品表面的第二太赫兹发射信号，所述第二太赫兹发射信号在所述第二光电导接收天线上产生第三偏置电场，所述第四载流子在所述第三偏置电场加速，形成第四光电流。
7.根据权利要求6所述的太赫兹检测装置，其特征在于，所述太赫兹测量装置进一步包括：
锁相放大电路，分别与所述第一光电导接收天线和所述第二光电导接收天线耦接，用于将所述第三光电流和所述第四光电流进行锁相放大处理。
8.根据权利要求5所述的太赫兹检测装置，其特征在于，所述第一光电导发射天线输出的第一太赫兹发射信号与所述第一样品表面的夹角小于90°；
所述第二光电导发射天线输出的第二太赫兹发射信号与所述第二样品表面的夹角等于90°。
9.根据权利要求3所述的太赫兹检测装置，其特征在于，所述太赫兹检测装置进一步包括：
第一光纤延迟装置，所述第一光纤延迟装置的一端与所述第一光纤耦合器耦接，另一端与所述第二光纤耦合器耦接；
其中，所述第一光纤延迟装置至少包括第一保偏单模光纤；
第二光纤延迟装置，所述第二光纤延迟装置的一端与所述第一光纤耦合器耦接，另一端与所述第三光纤耦合器耦接；
其中，所述第二光纤延迟装置至少包括第二保偏单模光纤，所述第二保偏单模光纤的长度小于所述第一保偏单模光纤的长度。
10.根据权利要求1所述的太赫兹检测装置，其特征在于，
所述光纤耦合器为3dB耦合器。
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