太赫茲波探測裝置【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及太赫茲波技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太赫茲波探測裝置。

背景技術(shù)：
太赫茲波是指頻率在0.1－10THz(波長為0.03-3mm)范圍內(nèi)的電磁波，該波段介于微波和紅外光之間，處于電子學(xué)和光子學(xué)的交叉區(qū)域，是人類目前尚未完全開發(fā)的電磁波譜“空隙區(qū)”。由于物質(zhì)在太赫茲波的反射和透射光譜中包含豐富的物理和化學(xué)信息，并且太赫茲波輻射源與傳統(tǒng)光源相比，具有相干性好、低能性、高傳統(tǒng)性等獨(dú)特、優(yōu)異的特點(diǎn)，被廣泛用于探測領(lǐng)域。太赫茲波聚焦后通過物質(zhì)的反射或透射在聚焦到探測器上，傳統(tǒng)做法是用4個由高阻硅或高密度聚乙烯等太赫茲低吸收材料制成的透鏡對太赫茲波進(jìn)行準(zhǔn)直、聚焦、二次準(zhǔn)直、二次聚焦或者是用4個離軸拋物面鏡對太赫茲波進(jìn)行準(zhǔn)直、聚焦、二次準(zhǔn)直、二次聚焦，無論上述哪種方法都存在一定的缺點(diǎn)。透鏡方法，高阻硅和高密度聚乙烯雖然對太赫茲波吸收較低，但仍存在相當(dāng)程度的吸收，并且在時域光譜中引入了透鏡材料對光譜的影響；另外，雖然波是先準(zhǔn)直再聚焦，透鏡仍存在一定的球差，會增加聚焦光斑的尺寸，這是難以消除的。離軸拋物面鏡方法，其原理是點(diǎn)源在拋物面焦點(diǎn)處發(fā)出的波經(jīng)拋物面反射為平行波，所以它不存在球差，但是另一方面，離軸拋物面鏡尺寸較大，需要多維空間調(diào)節(jié)，同時使用4個離軸拋物面鏡不但將占據(jù)很大的空間，也大大增加了調(diào)節(jié)的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于此，有必要提供一種低吸收、小尺寸的太赫茲波探測裝置。一種太赫茲波探測裝置，包括：第一離軸橢圓面鏡，用于將從第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的其中一個焦點(diǎn)入射的太赫茲波聚焦到第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點(diǎn)；第二離軸橢圓面鏡，所在橢圓的其中一個焦點(diǎn)與第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點(diǎn)重合，用于將所述聚焦的太赫茲波反射后匯聚到第二離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點(diǎn)；樣品臺，置于第一離軸橢圓面鏡和第二離軸橢圓面鏡所在橢圓的公共焦點(diǎn)上，用于放置待檢測樣品；太赫茲波輻射源，置于所述第一離軸橢圓面鏡所在橢圓入射太赫茲波的焦點(diǎn)上，用于發(fā)出太赫茲波；探測單元，置于所述第二離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點(diǎn)上，根據(jù)第二離軸橢圓面鏡聚焦的攜帶有待檢測樣品信息的太赫茲波得出所需待檢測樣品信息。進(jìn)一步地，所述太赫茲波輻射源包括太赫茲發(fā)射器和飛秒激光。進(jìn)一步地，所述第二離軸橢圓面鏡上的中心在所述第一離軸橢圓面鏡上的中心與公共焦點(diǎn)的延長線上。進(jìn)一步地，所述第一離軸橢圓面鏡上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角為90度，所述第二離軸橢圓面鏡上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角為90度。進(jìn)一步地，所述第二離軸橢圓面鏡的中心在所述第一離軸橢圓面鏡的中心與所述公共焦點(diǎn)的連線在樣品臺上的反射線上。進(jìn)一步地，所述第一離軸橢圓面鏡上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角小于90度，所述第二離軸橢圓面鏡上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角小于90度。進(jìn)一步地，所述第一離軸橢圓面鏡和第二離軸橢圓面鏡的對應(yīng)橢圓的長軸、短軸相等。進(jìn)一步地，所述探測單元包括:對所述待檢測樣品出射、攜帶有所述待檢測樣品信息的太赫茲波進(jìn)行斬波調(diào)制處理的斬波器；置于所述第二橢圓面鏡所在橢圓的所述另一個焦點(diǎn)上，感應(yīng)經(jīng)所述斬波器斬波調(diào)制處理的太赫茲波的各探測點(diǎn)的能量變化，并根據(jù)所述探測點(diǎn)的能量變化產(chǎn)生相應(yīng)的多個電信號的探測器；將所述探測器產(chǎn)生的所述各探測點(diǎn)的電信號進(jìn)行放大處理以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理，得到多個結(jié)果值的信號處理單元；根據(jù)所述多個結(jié)果值，利用掃描成像軟件對所述待檢測樣品進(jìn)行成像并顯示的顯示端。上述太赫茲波探測裝置，利用從一個橢圓焦點(diǎn)發(fā)出的太赫茲波經(jīng)橢圓面鏡發(fā)射后匯聚在另一個橢圓焦點(diǎn)的原理，用兩個橢圓面鏡就完成了兩次聚焦，使攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波匯聚到探測器上，簡化了太赫茲波探測裝置的結(jié)構(gòu)，即減少了光學(xué)器件的使用，從而減少了太赫茲波在傳輸過程中的吸收和減小了太赫茲波探測裝置的尺寸?！靖綀D說明】圖1為一實(shí)施例的太赫茲波探測裝置的示意圖；圖2為另一實(shí)施例的太赫茲波探測裝置的示意圖；圖3為另一實(shí)施例的太赫茲波探測裝置的示意圖。【具體實(shí)施方式】為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。如圖1、圖2所示，本實(shí)施方式提供的太赫茲波探測裝置，包括：樣品臺100、太赫茲波輻射源200、第一離軸橢圓面鏡300、第二離軸橢圓面鏡400以及探測單元500。樣品臺100用于放置待檢測樣品，置于第一離軸橢圓面鏡300和第二離軸橢圓面鏡400所在橢圓的公共焦點(diǎn)上。樣品臺100與傳動結(jié)構(gòu)連接，使樣品臺100可旋轉(zhuǎn)和移動。太赫茲波輻射源200置于第一離軸橢圓面鏡300所在橢圓除公共焦點(diǎn)外的另一個焦點(diǎn)上，用于發(fā)出太赫茲波。本實(shí)施例中，太赫茲波輻射源200包括太赫茲發(fā)射器201和飛秒激光202，太赫茲發(fā)射器201置于第一離軸橢圓面鏡300所在橢圓入射太赫茲波的焦點(diǎn)上。飛秒激光被聚焦在太赫茲發(fā)射器201上，使太赫茲發(fā)射器201激發(fā)出太赫茲波。太赫茲波的出射方向可通過調(diào)節(jié)太赫茲發(fā)射器201來調(diào)節(jié)。第一離軸橢圓面鏡300用于將從第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的其中一個焦點(diǎn)入射的太赫茲波聚焦到第一離軸橢圓面鏡所在橢圓的另一個焦點(diǎn)，用于將入射的太赫茲波聚焦到樣品臺100。第二離軸橢圓面鏡400所在橢圓的其中一個焦點(diǎn)與第一離軸橢圓面鏡300所在橢圓的另一個焦點(diǎn)重合，用于將所述聚焦的太赫茲波反射后匯聚到第二離軸橢圓面鏡400所在橢圓的另一個焦點(diǎn)，置于待檢測物品出射光路上，用于將待檢測物品出射、攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波聚焦到探測單元500。實(shí)施例中，待檢測樣品采用透射式太赫茲時領(lǐng)域光譜，即第二離軸橢圓面鏡400上的中心在第一離軸橢圓面鏡上300的中心與公共焦點(diǎn)的延長線上。在另一實(shí)施中，參閱圖3，待檢測樣品采用發(fā)射式太赫茲時領(lǐng)域光譜，即第二離軸橢圓面鏡400的中心在第一離軸橢圓面鏡300的中心與公共焦點(diǎn)的連線在樣品臺100上的反射線上。對于本發(fā)明而言，不管待檢測樣品采用反射式還是透射式太赫茲時領(lǐng)域光譜，目的是把攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波聚焦到探測單元500上。優(yōu)選的，第一離軸橢圓面鏡300和第二離軸橢圓面鏡400的對應(yīng)橢圓的長軸、短軸相等。當(dāng)?shù)谝浑x軸橢圓面鏡300和第二離軸橢圓面鏡400的對應(yīng)橢圓的長軸、短軸相等時，太赫茲波相對樣品臺100對稱或軸對稱，有利于光譜測量時的光路調(diào)節(jié)，提高效率。探測單元500置于第二離軸橢圓面鏡400的另一個焦點(diǎn)上，根據(jù)第二離軸橢圓面鏡400聚焦的攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波得出所需待檢測樣品信息。待檢測樣品信息包括豐富的物理和化學(xué)信息。上述太赫茲波探測裝置，利用從一個橢圓焦點(diǎn)發(fā)出的太赫茲波經(jīng)橢圓面鏡發(fā)射后匯聚在另一個橢圓焦點(diǎn)的原理，用兩個橢圓面鏡就完成了兩次聚焦，使攜帶有待檢測物品信息的太赫茲波匯聚到探測器上，簡化了太赫茲波探測裝置的結(jié)構(gòu)，即減少了光學(xué)器件的使用，從而減少了太赫茲波在傳輸過程中的吸收和減小了太赫茲波探測裝置的尺寸。在優(yōu)選實(shí)施方式中，探測單元500包括：對待檢測樣品出射、攜帶有待檢測樣品信息的太赫茲波進(jìn)行斬波調(diào)制處理的斬波器；置于第二橢圓面鏡400所在橢圓的另一個焦點(diǎn)上，感應(yīng)經(jīng)斬波器斬波調(diào)制處理的太赫茲波的各探測點(diǎn)的能量變化，并根據(jù)探測點(diǎn)的能量變化產(chǎn)生相應(yīng)的多個電信號的探測器，探測器常用光電導(dǎo)探測器和光整流探測器；將探測器產(chǎn)生的各探測點(diǎn)的電信號進(jìn)行放大處理以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理，得到多個結(jié)果值的信號處理單元；根據(jù)多個結(jié)果值，利用掃描成像軟件對待檢測樣品進(jìn)行成像并顯示的顯示端。包括斬波器、探測器、信號處理單元以及顯示端的探測單元500用于對待檢測樣品進(jìn)行逐點(diǎn)掃描成像，一般用于安全檢查。當(dāng)然，探測單元500利用攜帶有待檢測樣品信息的太赫茲波分析檢測待檢測樣品的物理或化學(xué)信息，不限于逐點(diǎn)掃描成像。在優(yōu)選實(shí)施方式中，第一離軸橢圓面鏡300上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角為90度。離軸橢圓面鏡是橢圓的一部分，該部分不以橢圓的長軸或短軸為對稱軸。離軸橢圓面鏡在生產(chǎn)的過程中都會標(biāo)定它的中心。第一離軸橢圓面鏡300上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角為90度，可以方便太赫茲光譜測量中的光路調(diào)節(jié)。在優(yōu)選實(shí)施例方式中，當(dāng)待測樣品采用透射式太赫茲時域光譜時，第一離軸橢圓面鏡300上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角為90度，第二離軸橢圓面鏡400上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角為90度；當(dāng)待測樣品采用透射式太赫茲時域光譜時，第一離軸橢圓面鏡300上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角小于90度，第二離軸橢圓面鏡400上的中心與其兩個焦點(diǎn)的連線夾角小于90度。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。