1 北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 100191
2 北京航空航天大学微波感知与安防北京市重点实验室，北京 100191
基于相干探测的太赫兹频域光谱仪(THz-FDS)是国际上正在发展的一种高分辨率太赫兹光谱测量与分析系统。本团队搭建了连续波透射式THz-FDS和反射式THz-FDS系统，并利用两种系统对固体、液体和气体样品进行测量，介绍了测量数据的分析处理方法。采用透射式THz-FDS系统对比研究了极值法和希尔伯特变换法提取样品折射率的特性，同时将希尔伯特变换法用于处理系统信号，准确获取了乳糖一水合物的折射率，并获得了极高的频率分辨率；采用透射式THz-FDS系统结合传输矩阵法，消除了测量液体样品过程中的Fabry-Pérot谐振，成功获得了非极性有机液体样品正己烷和环己烷的折射率。在反射式THz-FDS系统的研究方面，通过自参考方法准确获得了甲醇和乙醇在太赫兹频段的介电常数；研究了单减Kramers-Kronig (SSKK)估计相位误差的方法，成功提取了固体掺杂硅样品在太赫兹频段的折射率和吸收系数，测量和计算数据与前人研究结果基本吻合。本研究为频域太赫兹光谱技术的发展与应用奠定了基础。
光谱学 太赫兹频域光谱 连续波 透射式太赫兹频域光谱系统 反射式太赫兹频域光谱系统 介电常数 折射率 中国激光
2022, 49(19): 1914002
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Beijing Key Laboratory for Microwave Sensing and Security Applications, Beihang University, Beijing 100191, China
High-resolution frequency-domain spectroscopy (FDS) is set up using a coherent and continuous wave terahertz (THz) emitter and receiver. THz waves are generated and detected by two photomixers with two distributed feedback (DFB) lasers. Atmospheric water vapor with different relative humidity is systematically investigated by the FDS. A high-frequency resolution of ～14 MHz is obtained with the help of Hilbert transformation, leading to a well resolved and distinct transmittance characterization of water vapor. Compared with conventional THz time-domain spectroscopy, the high-resolution continuous wave THz spectrometer is one of the most practical systems in gas-phase molecular sensing, identification, and monitoring.
300.6495 Spectroscopy, teraherz 010.7340 Water 010.0280 Remote sensing and sensors Chinese Optics Letters
2019, 17(7): 073001
