第36卷，第11期 2016年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36 , No. 11 pp3449-3454
November,2016
基于太赫慈时域光谱技术的光学参数提取方法的研究进展
韩晓惠，张瑾*，杨哗，马字婷，常天英，崔洪亮
吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林长春130061
摘要光学参数是宏观上表征材料光学性质的物理量，间接反映了材料的微观特性，对光学参数准确的提取可以研究材料的微观性质和机理。近年来，太赫慈时域光谱技术作为一种新兴的光谱分析手段已经成为研究的热点。由于太赫慈辐射能量低并且脉冲宽度窄（皮秒量级），太赫慈时域光谱技术在提取光学参数方面具有无损伤和高时间分辨率的特点。本文总结了基于太赫慈透射和反射时域光谱技术的光学参数提取方法的研究进展，若重阐述了几种经典方法，分析了每种方法的优缺点，并讨论了太赫慈时域光谱技术用于提取材料光学参数的挑战，研究结果表明，透射法适用于对太赫兹波吸收较弱的物质，而反射法则适用于对太赫慈波有强烈吸收的材料。
关键词太赫慈；光学参数；光谱分析；样品厚度；法布里-珀罗晨荡
中图分类号：0433.5
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016)11-344906
地研究材料的微观性质和机理。在新材料技术飞速发展的今天，光学参数不仅是设计光学器件中不可或缺的参数，还是开发和利用新型光学材料的重要依据，在过去的三十年里，
太赫兹（THz)波是频率范围为0.1～10THz，介于微波和红外之间的电磁波1-2]。近年来随着新材料和新技术的发展，人们对太赫慈波的研究迎来热潮，太赫兹在光纤通信、安全检查、无损探伤以及生物医疗等方面有若广阔的应用前景。太赫慈时域光谱是太赫慈技术中的典型代表，是一种发展迅速、应用广泛的光谱分析方法，它具有皮秒量级的时间分辨率，几十太赫兹的频带宽度3-。太赫兹时域光谱技术测量的是太赫慈电磁场随时间的变化，而不单单是强度或者相位，因此太赫慈时域光谱中包含丰富的光谱信息，大分子的振动、转动以及分子间的相互作用的能量都位于太赫慈波段，而大分子尤其是生物和化学分子具有特征官能团，因此太赫慈时域光谱技术能够被用来提取材料的光学参数以识别其化学结构和物理特性，
光学参数主要包括介电常数、介质损耗、折射率、吸收系数、消光系数和电导率等，各参数之间是相互关联的，一般已知一个（或一组)参数可以推知其他参数。光学参数不是常数，而是赖率的函数，它的频率依颗性为色散关系。光学参数间接表征者材料分子和原子的状态，以及电子和空穴的分布、跃迁和跃迁概率，宏观上对光学参数的测量可以间接
收稿日期：2015-12-22，修订日期：2016-04-03
无数的研究者意识到了光学参数的重要性，开始利用太赫兹时域光谱技术提取不同材料的光学参数，其中包括电介质材料5、率导体材料6、超导材料L7-8基至生物组织9]。
本文首先介绍了基于太赫慈透射时域光谱技术提取材料
光学参数的几种经典方法，主要包括基于菲涅尔公式的解析法、全变差最小化法、准直空间法及双层结构提取方法。然后对基于太赫兹反射时域光谱技术计算材料光学参数的几种常用方法做了阐述，主要包括克莱款-克朗尼格分析法、菲尔公式法以及衰减全反射法。最后总绪了太赫慈时域光谱技术用于提取材料光学参数的挑战，本文为材料光学参数的提取研究提供了重要的支撑。
基于太赫兹透射时域光谱的光学参数提取 1
方法
基于太赫兹透射时域光谱的光学参数提取方法的总体思
路是：首先测量通过样品和自由空间的太赫慈时域光谱，分别称为样品信号和参考信号，然后对样品信号和参考信号进行傅里叶变换并作比，得到传递函数。传递函数包含提取光
基金项目：国家"十二五"科技支撑计划项目（2012BAK04B03），国家自然科学基金项目（11404130），重庆市科委基础研究计划重大项目
(cste2013jcyjC00001)资助
作者简介：韩晓惠，女，1990年生，吉林大学仪器科学与电气工程学院硕士研究生
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