第35卷，第12期 2015年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
提高太赫慈时域光谱仪测量速度研穷
Vol. 35 ,No. 12 -pp3330-3333
December, 2015
刘传军1，2，孙青1*，邓玉强，贺训军”，殷景华”，李京
1.中国计量科学研究院光学所，北京100029
2.哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨15008C
摘要太赫兹时域光谱仪的测量速度是一个非常重要的指标，为了提高光谱仪的测量速度需要提高延退线的扫描速度。实验研究了扫描速度、时间常数、采样率对太赫兹时域光谱仪信号品质的影响。研究结果表明，当时间常数为10ms时，提高扫描速度不会对信号幅度造成较大改变：而当时间常数为30，100和300 ms时，随着扫描速度的提高，信号幅度会迅速降低，且时间常数越大信号幅度衰减越快，因此，为了避免在提高测量速度时导致信号品质的劣化，应尽量设置较小的时间常数。另一方面，当采集一定时域长度的信号时，扫描速度越高，采集到的采样点数越少，时域波形失真越严重，因此在提高扫描速度时，不仅需要减小锁相放大器时间常数，同时还需要相应的提高采样率以避免因采集点数减少而造成信号波形的失真。该结果可为提高太赫兹时域光谱仪的测量速度提供参考。
关键词太赫兹时域光谱；扫描速度；时间常数；采样率
中图分类号：TH744.1
文献标识码：A
引言
D0I : 10. 3964/i- issn. 1000-0593 (2015 )12-3330-04
大部分的商用化THz-TDS仪器还是采用了传统的机械延退方法。为了提高测量速度就需要提高延退线的扫描速度，天津大学的研究人员研究了扫描速度对于THz-TDS系统信号
太赫兹时域光谱（terahertztime-domainspectroscopy， THz-TDS技术在过去十几年内迅速发展。由于很多分子的振动或转动能级都处于THz波段，其THz光谱包含有丰富的物理和化学信息，因此THz-TDS技术被产泛应用于物质成分识别、爆炸物探测、毒品药品成分分析、半导体材料测试以及气体检测等众多领域-。目前THz-TDS技术已从实验室研究阶段发展到商用化仪器推广阶段，国外已有十余家公司研制出较为成熟的THz-TDS仪器)，如英国Teraview、美国Zomega、日本Advantest以及立陶宛Ekspla公司等，国内多家研究单位也在研制商用化的THz-TDS仪器"。
在很多实际应用场合，THz-TDS仪器的测量速度是一个非常重要的指标。采用异步光学采样（asynchronousoptical sampling，ASOPS)技术可以获得很高的测量速度(73)，日本 Advantest和德国MelnoSystem公司的THz-TDS仪器就采用了这样的技术。但是采用ASOPS技术需要用到两台飞秒激光器，且需要对激光器的重复频率进行精确锁定与控制，系统复杂且成本较高，不利于THz-TDS仪器的推产，因此
收稿日期：2014-09-28，修订日期：2014-12-21
品质的影响。但是随着扫描速度的提高，锁相放大器时间常数以及信号采样率对信号品质的影响也将显现出来，这将限制扫描速度进一步的提高。本文主要研究扫描速度、时间常数、采样率对THz-TDS系统信号品质影响，探寻在提高扫描速度时如何设置适当的时间常数和采样率以获得尽可能好的信号品质，为提高THz-TDS仪器的测量速度提供参考
实验部分 1
图1为实验系统示意图，采用Coherent公司的钛宝石飞秒激光器作为泵浦和探测光源，其输出脉冲宽度约18fs，中心波长800nm，重复频率80MHz，平均功率350mW。THz 发射器件采用低温生长的碑化象THz光电导天线（PCA），并加载方波调制的偏置电压，THz探测器件采用筛化锂(ZnTe)晶体。探测光由平衡探测器接收后输人锁相放大器(SR830)被解调放大，然后由模拟信号数据采集卡（NI9215）采集锁相放大器模拟输出端的输出信号，采集卡可以改变其
基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2011CB706900），国家自然科学基金项目（61205099，11274282）和中国计量科学研究院科研基
金项目(23-AKY1404，23-AKY1160)资助
作者简介：刘传军，1987年生，哈尔滨理工大学应用科学学院硕士研究生
*通讯联系人e-mail：sunqing@nimac.cn
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