本實(shí)用新型涉及太赫茲技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及延時(shí)線裝置及太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)是在20世紀(jì)80年代由D.H.Auston等人基于天線輻射機(jī)制發(fā)展起來的一種遠(yuǎn)紅外相干光譜測(cè)量技術(shù)。這種技術(shù)是利用太赫茲輻射脈沖透過或從樣品表面反射，分別記錄有無樣品時(shí)的太赫茲時(shí)域電場(chǎng)波形，再對(duì)這兩個(gè)波形進(jìn)行快速傅立葉變換后得到有無樣品時(shí)信號(hào)的頻域波形，對(duì)頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算處理就可以得到被測(cè)樣品的折射率、介電常數(shù)、吸收系數(shù)等。相比于傳統(tǒng)光譜學(xué)技術(shù)，太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)不僅有較寬的測(cè)量帶寬、較高的光譜分辨率、較好的光譜信噪比而且可以同時(shí)記錄被測(cè)樣品信號(hào)的振幅信息和相位信息。

典型的太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)包括：飛秒脈沖激光器、太赫茲輻射裝置、太赫茲探測(cè)裝置以及延時(shí)線裝置。傳統(tǒng)的延時(shí)線裝置一般是基于步進(jìn)電機(jī)搭建一組對(duì)稱的反射鏡實(shí)現(xiàn)光路的180度轉(zhuǎn)折，再通過電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)泵浦光路與探測(cè)光路的延時(shí)調(diào)節(jié)。然而該裝置固有的笨重、占用空間大、不能模塊化集成的缺點(diǎn)使得它并不適用于商用化、小型化以及便攜式太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種模塊小型化且便于加工集成的延時(shí)線裝置及太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)。

一種延時(shí)線裝置，用于調(diào)節(jié)泵浦光與探測(cè)光時(shí)間信號(hào)的延時(shí)，包括：

底板，用于承重；

滑軌組件，所述滑軌組件安裝在所述底板上，所述滑軌組件中包括滑塊，所述滑塊能夠相對(duì)所述底座運(yùn)動(dòng)；

反射鏡，所述反射鏡固定在所述滑塊的第一端，用于實(shí)現(xiàn)所述泵浦光的180度反轉(zhuǎn)；

光柵尺組件，所述光柵尺組件設(shè)置在所述滑軌組件上，用于采集所述滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息；

電磁感應(yīng)組件，所述電磁組件包括感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈與所述滑塊的第二端抵接，所述電磁感應(yīng)組件用于提供動(dòng)力推動(dòng)所述滑塊運(yùn)動(dòng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述滑軌組件還包括滑軌底座，所述滑軌底座固定在所述底板上；所述滑軌底座上設(shè)有凹槽，所述滑塊設(shè)置在所述凹槽中。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反射鏡為后向反射鏡或一組對(duì)稱反射鏡。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光柵尺組件包括：

標(biāo)尺光柵，固定在所述滑塊的上表面，用于測(cè)量所述滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息；

光柵讀數(shù)頭，對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述標(biāo)尺光柵上方，且與所述標(biāo)尺光柵平行等距設(shè)置，用于配合所述標(biāo)尺光柵采集所述滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息；

固定塊，所述固定塊的兩端分別與所述底板、光柵讀數(shù)頭固定連接，用于將所述光柵讀數(shù)頭固定在所述底板上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光柵讀數(shù)頭與所述標(biāo)尺光柵的間距為2.4毫米～2.6毫米。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電磁感應(yīng)組件包括：

感應(yīng)線圈，用于接通電流后切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)所述滑塊運(yùn)動(dòng)；

磁鐵，所述感應(yīng)線圈嵌套在所述磁鐵內(nèi)，所述鐵磁用于產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；

磁鐵支撐座，與所述磁鐵固定連接，用于將支撐所述磁鐵，使所述磁鐵與所述感應(yīng)線圈同軸設(shè)置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述延時(shí)線裝置還包括基板和墊高板，所述底板、磁鐵支撐座均設(shè)置在所述基板上，所述墊高板設(shè)置在所述基板與所述底板相對(duì)的一側(cè)，所述墊高板用于調(diào)節(jié)所述延時(shí)裝置的高度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述底板上設(shè)有多個(gè)滑槽，用于容置緊固件，使所述底板與所述基板能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述延時(shí)線裝置還包括固定部，所述固定部與所述墊高板連接，用于將所述延時(shí)線裝置固定在工作平臺(tái)上。

此外，還提供一種太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)，包括：

飛秒脈沖激光器，用于輻射飛秒激光；

分束片，用于將所述飛秒激光分為泵浦光和探測(cè)光；

太赫茲輻射裝置，設(shè)置在所述泵浦光所在的光路，用于產(chǎn)生太赫茲輻射；

太赫茲探測(cè)裝置，用于探測(cè)從所述太赫茲輻射裝置輸出的太赫茲脈沖信號(hào)，用于調(diào)節(jié)泵浦光與探測(cè)光時(shí)間信號(hào)的延時(shí)的所述延時(shí)線裝置。

上述延時(shí)線裝置包括底板、滑軌組件，其中，滑軌組件中包括滑塊、反射鏡、光柵尺組件以及電磁感應(yīng)組件。泵浦光照射在反射鏡上，可實(shí)現(xiàn)泵浦光的180°轉(zhuǎn)折。當(dāng)電磁感應(yīng)組件接通電流后切割磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，設(shè)置在滑軌組件上的光柵尺組件采集滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息?；瑝K運(yùn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)設(shè)置在滑塊的反射鏡一起運(yùn)動(dòng)，改變泵浦光的光程，從而產(chǎn)生泵浦光與探測(cè)光之間的延時(shí)。延時(shí)線裝置采用電磁感應(yīng)組件提供驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)快速掃描，而且采用光柵尺組件來對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息進(jìn)行采集，相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)測(cè)量位移，光柵尺組件具有精度更高、穩(wěn)定性更好、響應(yīng)速度更快、抗干擾能力更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，延時(shí)線裝置，采用模塊集成的組裝方式，使其結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省了空間，利于結(jié)構(gòu)小型化。

附圖說明

圖1為一實(shí)施例種延時(shí)線裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一實(shí)施例滑軌組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一實(shí)施例底板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為一實(shí)施例太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型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(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

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(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

如圖1所示的為一實(shí)施例種延時(shí)線裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，延時(shí)線裝置10設(shè)置在泵浦光的光路中，用于調(diào)節(jié)泵浦光與探測(cè)光時(shí)間信號(hào)的延時(shí)。延時(shí)線裝置10包括底板110，滑軌組件120，其中，滑軌組件120中包括滑塊121、光柵尺組件130、反射鏡140以及電磁感應(yīng)組件150。泵浦光照射在反射鏡140上，可實(shí)現(xiàn)泵浦光的180°轉(zhuǎn)折。當(dāng)電磁感應(yīng)組件150接通電流后切割磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)滑塊121運(yùn)動(dòng)，設(shè)置在滑軌組件120上的光柵尺組件130采集滑塊121運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息?；瑝K121運(yùn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)設(shè)置在滑塊121的反射鏡140一起運(yùn)動(dòng)，改變泵浦光的光程，從而產(chǎn)生泵浦光與探測(cè)光之間的延時(shí)；滑塊121在空

間上每移動(dòng)1微米，泵浦光與探測(cè)光在時(shí)間上就對(duì)應(yīng)6.67飛秒的延時(shí)，即Δτ＝[(1+1)*10^-6(m/s)]/[3*10⁸(m/s)]＝6.67*10^-15(s)。

延時(shí)線裝置10采用電磁感應(yīng)組件150提供驅(qū)動(dòng)滑塊121運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)快速掃描，而且采用光柵尺組件130來對(duì)滑塊121運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息進(jìn)行采集，相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)測(cè)量位移，光柵尺組件130具有精度更高、穩(wěn)定性更好、響應(yīng)速度更快、抗干擾能力更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，延時(shí)線裝置10，采用模塊集成的組裝方式，使其結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省了空間，利于結(jié)構(gòu)小型化。

底板110用于承載滑軌組件120，滑軌組件120通過設(shè)置在底板110上的安裝孔，使底板110與滑軌組件120固定連接，若設(shè)置在滑軌組件120上的反射鏡140或光柵尺組件130等出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)，是需要將底板110拆卸，方便維護(hù)。

如圖2所示的為滑軌組件120的結(jié)構(gòu)示意圖，滑軌組件120還包括滑軌底座123，滑軌底座123固定在底板110上；滑軌底座123上設(shè)有凹槽1231，滑塊121設(shè)置在凹槽1231中。當(dāng)電磁感應(yīng)組件150提供動(dòng)力推動(dòng)滑塊121時(shí)，其滑塊121沿著凹槽1231運(yùn)動(dòng)。

光柵尺組件130，光柵尺組件130設(shè)置在滑軌組件120上，用于采集滑塊121運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息。其中，光柵尺組件130包括標(biāo)尺光柵、光柵讀數(shù)頭和固定塊。

標(biāo)尺光柵固定在滑塊121的上表面，用于測(cè)量滑塊121運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息。在本實(shí)施例中，標(biāo)尺光柵嵌在滑塊121中，使標(biāo)尺光柵的上表面與滑塊121的上表面位于同一水平面上。在本實(shí)施例中，標(biāo)尺光柵為鋼帶柵尺，精度高。光柵讀數(shù)頭，對(duì)應(yīng)設(shè)置在與標(biāo)尺光柵中間位置的上方，且與標(biāo)尺光柵平行等距設(shè)置，用于配合標(biāo)尺光柵采集滑塊121運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息。

光柵讀數(shù)頭與標(biāo)尺光柵的間距為2.4毫米～2.6毫米。在本實(shí)施例中，光柵讀數(shù)頭與標(biāo)尺光柵的間距為2.5毫米，在此間距，其光柵讀數(shù)頭采集標(biāo)尺光柵數(shù)據(jù)的信號(hào)最強(qiáng)、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)。

固定塊，固定塊的兩端分別與底板110、光柵讀數(shù)頭固定連接，用于將光柵讀數(shù)頭固定在底板110上。在本實(shí)施例中，固定塊為輕質(zhì)的鋁塊，可以減小延時(shí)線裝置10的整體質(zhì)量。固定塊垂直固定在底板110上，且固定塊與光柵讀數(shù)頭通過緊固件固定連接，呈L型，從而保證光柵讀數(shù)頭與標(biāo)尺光柵平行設(shè)置，且光柵讀數(shù)頭相對(duì)底板110靜止。當(dāng)滑塊121運(yùn)動(dòng)時(shí)，就是帶動(dòng)設(shè)置在滑塊121上的標(biāo)尺光柵運(yùn)動(dòng)，其光柵讀數(shù)頭通過固定塊相對(duì)與底板110靜止，也即，滑塊121運(yùn)動(dòng)時(shí)，標(biāo)尺光柵也相對(duì)底板110運(yùn)動(dòng)，而且光柵讀數(shù)頭相對(duì)底板110靜止，也即，光柵尺組件130可以采集滑塊121運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移信息。

在一實(shí)施例中，反射鏡140為后向反射鏡，后向反射鏡是由三塊反射鏡兩兩垂直粘合在一起形成的。通過設(shè)置一個(gè)后向反射鏡，就可以實(shí)現(xiàn)泵浦光的180°反轉(zhuǎn)。在其他實(shí)施例中，反射鏡140還可以為一組對(duì)稱反射鏡140，同時(shí)設(shè)置兩片對(duì)稱的反射鏡，也可以實(shí)現(xiàn)泵浦光的180°反轉(zhuǎn)。

電磁感應(yīng)組件150，電磁組件包括感應(yīng)線圈151，感應(yīng)線圈151與滑塊121的第二端抵接，電磁感應(yīng)組件150用于提供動(dòng)力推動(dòng)滑塊121運(yùn)動(dòng)。其中，電磁感應(yīng)組件150包括感應(yīng)線圈151、磁鐵153和磁鐵支撐座155。感應(yīng)線圈151，用于接通電流后切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生磁場(chǎng)，感應(yīng)線圈151嵌套在磁鐵153內(nèi)，鐵磁產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)與感應(yīng)線圈151通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，推動(dòng)滑塊121運(yùn)動(dòng)。磁鐵支撐座155，與磁鐵153固定連接，支撐磁鐵153，使磁鐵153與感應(yīng)線圈151同軸設(shè)置，也即，是磁鐵153的中心高度與感應(yīng)線圈151的中心高度相同。同軸設(shè)置，電磁感應(yīng)組件150通電后，產(chǎn)生的推動(dòng)力在水平方向。磁鐵支撐座155也是輕質(zhì)的鋁制材質(zhì)。

延時(shí)線裝置10還包括基板160和墊高板170，底板110、磁鐵支撐座155均設(shè)置在基板160上。將底板110和磁鐵支撐座155固定在基板160上，使其成為一個(gè)整體，當(dāng)改變適用環(huán)境使，不需要對(duì)延時(shí)線裝置10校準(zhǔn)，便于操作。

延時(shí)線裝置10還包括墊高板170，墊高板170設(shè)置在基板160與底板110相對(duì)的一側(cè)，墊高板170用于調(diào)節(jié)延時(shí)裝置的高度。當(dāng)需要進(jìn)行延遲的泵浦光和探測(cè)光所在的系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，只需改變墊高板170的厚度而不必調(diào)整延時(shí)線裝置10的其他部件就可以適應(yīng)相應(yīng)的變化，適應(yīng)性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于不同的延遲系統(tǒng)中。

在一實(shí)施例中，底板110上設(shè)有多個(gè)滑槽111，參考圖3，用于容置緊固件，使底板110與基板160能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)。其中，滑槽111的數(shù)量為4個(gè)，且分別設(shè)置在底板110的四角處，其滑槽111的數(shù)量、位置并不限于此，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。當(dāng)容置在滑槽111中的緊固件鎖緊時(shí)，底板110與基板160固定連接。若在特殊的應(yīng)用場(chǎng)景中，其滑塊121的運(yùn)動(dòng)位移量大于本裝置中的設(shè)定量時(shí)，可將容置在滑槽111中的緊固件稍微松開，使底板110能夠相對(duì)基板160運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)滑塊121的位移量，但不用重新設(shè)置在滑軌組件120上的器件使其應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，效率高。

延時(shí)線裝置10還包括固定部180，固定部180與墊高板170連接，用于將延時(shí)線裝置10固定在工作平臺(tái)上。在本實(shí)施例中，該固定部180包括多個(gè)固定腳，設(shè)置在墊高板170的兩端。在其他實(shí)施例中，其固定部180還可以為為了保證延時(shí)線裝置10水平和穩(wěn)定的多個(gè)螺旋腳，為了適應(yīng)不同的工作平臺(tái)，可以通過調(diào)節(jié)各個(gè)螺旋腳的高度，使延時(shí)線裝置10保持水平和穩(wěn)定。

此外，還提供一種太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)，參考圖4，太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)包括飛秒脈沖激光器、分束片、延時(shí)線裝置10、太赫茲輻射裝置和太赫茲探測(cè)裝置。其中，飛秒脈沖激光器用于輻射飛秒激光。分束片用于將所述飛秒激光分為泵浦光和探測(cè)光。延時(shí)線裝置10設(shè)置在所述泵浦光所在的光路，于調(diào)節(jié)泵浦光與探測(cè)光時(shí)間信號(hào)的延時(shí)。太赫茲輻射裝置設(shè)置在所述泵浦光所在的光路，用于產(chǎn)生太赫茲輻射。太赫茲探測(cè)裝置用于探測(cè)從所述太赫茲輻射裝置輸出的太赫茲脈沖信號(hào)。

具體的，飛秒脈沖激光器輻射出飛秒激光脈沖被分束片分為二束，一束作為泵浦光，一束作為探測(cè)光。泵浦光經(jīng)過延時(shí)線裝置10產(chǎn)生可調(diào)的時(shí)間延時(shí)(相比于探測(cè)光)后進(jìn)入太赫茲輻射裝置，產(chǎn)生時(shí)間尺度在皮秒(10^-12s)量級(jí)的太赫茲脈沖，太赫茲脈沖經(jīng)過樣品后與時(shí)間尺度在飛秒(10^-15s)量級(jí)的探測(cè)光同步進(jìn)入太赫茲探測(cè)裝置。由于探測(cè)光的時(shí)間尺度相對(duì)于太赫茲脈沖來說非常短，可以作為一個(gè)點(diǎn)脈沖，且延時(shí)線裝置10每在空間上移動(dòng)1微米在時(shí)間上就對(duì)應(yīng)6.67飛秒(6.67*10^-15)的延時(shí)。通過延時(shí)線裝置10在空間上掃描一段距離，太赫茲探測(cè)裝置就可以逐點(diǎn)取樣太赫茲信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)記錄整個(gè)太赫茲波形。同時(shí)設(shè)置上述延時(shí)線裝置10可以提供一種高精度的太赫茲時(shí)域光譜儀系統(tǒng)。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(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(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。