一種測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太赫茲光譜領(lǐng)域，特別涉及一種測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲波是指頻率在0.1-10 THz范圍(波長在0.03到3 mm范圍)的電磁波(ITHz=112 Hz)，在電磁波譜中位于微波與紅外輻射之間。太赫茲波特殊的電磁波譜位置使得它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如光子能量低，在毫電子伏特量級，不會對生物組織產(chǎn)生有害的光致電離、很多物質(zhì)在該波段都有很強(qiáng)的吸收和色散，可以用于鑒別不同物質(zhì)等。
[0003]大氣中存在各種物質(zhì)，對太赫茲輻射傳輸而言存在一定的非協(xié)作性，即存在吸收衰減。對流層大氣對太赫茲有非常明顯的連續(xù)和吸收作用，表現(xiàn)為衰減系數(shù)隨頻率緩慢上升的同時呈振蕩分布，存在多個吸收峰和透射窗口。由于目前太赫茲輻射源功率還無法做到足夠大，因此要實(shí)現(xiàn)對流層中太赫茲通信及雷達(dá)等應(yīng)用，掌握不同濕度、溫度、壓強(qiáng)、組分條件下的太赫茲波段大氣窗口的位置和寬度，是發(fā)展利用該太赫茲波段的基礎(chǔ)條件。
[0004]當(dāng)太赫茲波通過被測氣體時，氣體分子吸收太赫茲波的能量，不同氣體分子對太赫茲波有著不同的吸收光譜，且特征光譜的吸收強(qiáng)度與該氣體的濃度以及環(huán)境溫度等相關(guān)，利用氣體分子在太赫茲波段的特征吸收峰即可以知道該氣體條件下太赫茲波的吸收響應(yīng)，對太赫茲通信以及遠(yuǎn)程控制等有著重要應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對目前缺乏大氣中太赫茲波吸收響應(yīng)數(shù)據(jù)的問題，提出了一種測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置，采用了太赫茲產(chǎn)生和探測裝置、真空管道(可改變長度)、真空栗、制熱帶、制冷裝置、壓力計、氣體注入裝置，可以測得太赫茲在不同溫度、不同壓強(qiáng)氣體環(huán)境下的吸收響應(yīng)特性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置，包括激光光源，分束片，第一反射鏡，延時模塊，第二反射鏡，第三反射鏡，太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)，太赫茲入口窗片，太赫茲出口窗片，真空管道，多節(jié)真空管道，制熱帶，制冷裝置，第四反射鏡，ITO膜，太赫茲波譜探測系統(tǒng)；
從激光光源輸出的超短脈沖激光經(jīng)由分束片分為兩束，透射光束經(jīng)第一反射鏡反射后，通過延時模塊，再經(jīng)過第二反射鏡、第三反射鏡和ITO膜后作為太赫茲波探測光進(jìn)入太赫茲波譜探測系統(tǒng)；另一部分分束片反射光束進(jìn)入太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)，輻射出準(zhǔn)直的太赫茲波通過太赫茲入口窗片進(jìn)入充有氣體的真空管道中，太赫茲波和氣體分子相互作用后，通過太赫茲出口窗片出射后，通過第四反射鏡和ITO膜后進(jìn)入太赫茲波譜探測系統(tǒng)；
真空管道外壁上有制熱帶和制冷裝置，用于控制真空管道內(nèi)部的實(shí)時溫度；
真空管道的總長度通過插入多節(jié)真空管道進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0007]所述測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置，還包括壓強(qiáng)監(jiān)測裝置，第一閥門，真空栗，第二閥門，真空栗與真空管道之間有第一閥門，在真空管道與氣體注入裝置之間有第二閥門，壓強(qiáng)檢測裝置接在第一閥門和第二閥門之間的管道上，用于檢測真空管道內(nèi)的壓強(qiáng)。
[0008]所述ITO膜可由高阻硅片代替。
[0009]所述太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)依次包括聚焦透鏡、倍頻晶體BBO和特氟龍透鏡，反射激光聚焦透鏡和倍頻晶體BBO形成空氣等離子體，輻射出的錐形太赫茲波通過特氟龍透鏡后變成準(zhǔn)直的太赫茲波。
[0010]所述真空管道內(nèi)氣體是任意一種高純度氣體，或者是高純度氣體的混合氣體。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置，分辨率高，裝置簡單，容易操作，應(yīng)用范圍廣。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置示意圖；
圖2為本發(fā)明真空管道內(nèi)插入多節(jié)小的真空管道裝置示意圖；
圖3為本發(fā)明太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)的裝置示意圖；
圖4為本發(fā)明太赫茲波譜探測系統(tǒng)的裝置示意圖。
[0013]圖5為本發(fā)明測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置中ITO換為高阻硅片不意圖O
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示測試太赫茲波在不同氣體環(huán)境下吸收響應(yīng)的裝置，包括激光光源1，分束片2，第一反射鏡3，延時模塊4，第二反射鏡5，第三反射鏡6，太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)7，太赫茲入口窗片8，太赫茲出口窗片9，真空管道10，多節(jié)真空管道11，制熱帶12，制冷裝置13，壓強(qiáng)監(jiān)測裝置14，第一閥門15，真空栗16，第二閥門17，氣體注入裝置18，第四反射鏡19，ITO膜20，太赫茲波譜探測系統(tǒng)21。從激光光源I輸出的超短脈沖激光經(jīng)由分束片2分為兩束，透射光束經(jīng)第一反射鏡3后，通過延時模塊4，再經(jīng)過第二反射鏡5、第三反射鏡6和ITO膜20后作為太赫茲波探測光進(jìn)入太赫茲波譜探測系統(tǒng)21 ;另一部分分束片2反射光束進(jìn)入太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)7，輻射出準(zhǔn)直的太赫茲波通過太赫茲入口窗片8進(jìn)入真空管道10。通過真空栗16先抽掉真空管道10內(nèi)部初始存在的氣體，壓強(qiáng)檢測裝置14檢測真空管道10內(nèi)部達(dá)到需要的背景壓強(qiáng)值后，關(guān)閉真空栗16與真空管道10之間的第一閥門15，再打開真空管道10與氣體注入裝置18之間的第二閥門17，通過氣體注入裝置18的氣體入口向真空管道10中注入氣體，壓強(qiáng)檢測裝置14檢測到所充氣體量達(dá)到探測所需的壓強(qiáng)后關(guān)閉第二閥門17。通過制熱帶12或制冷裝置13可以控制真空管道10內(nèi)部的實(shí)時溫度，太赫茲波與氣體分子在真空管道10內(nèi)相互作用，而真空管道的總長度可以通過插入多節(jié)真空管道11進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖2所示，使得太赫茲波和氣體分子的相互作用距離可以根據(jù)氣體分子的特性進(jìn)行調(diào)整。太赫茲光通過太赫茲出口窗片9出射后，通過第四反射鏡19和ITO膜20后進(jìn)入太赫茲波譜探測系統(tǒng)21。得到的太赫茲