太赫兹时域光谱
太赫兹的相关产品及介绍说明
TDS 以及FDS 光谱系统的成像光束我们的太赫兹成像相机是一款测量TDS 以及FDS光速轮廓的完美工具。
TERASENSE与TOPTICA研究者在我们的研发项目中已证实了这款产品的实用性。
这个研发项目是继2015年3月19日-20日在慕尼黑的TOPTICA总部举行的技术会议而产生的。
我们对在这次在TDS以及FDS系统的应用前景相当自信，这次的相互促进合作标志着一个新时代的到来，同时也是标志TERASENSE成像仪的时代的到来。
太赫兹时域光谱(THz-TDS)太赫兹时域光谱运用了光谱技术，通过这个技术材料的属性可通过太赫兹辐射短脉冲探测出来。
生成和检测方案对样板材料在太赫兹辐射的振幅和相位的效果都是非常敏感的。
脉冲太赫兹辐射是由光电导开关产生(GaAs 或者InGaAs/InP)产生的，通过femtosecond 激光照射。
最后，事实上傅立叶变换的太赫兹振幅产生的太赫兹频谱的频率范围为0.1 – 5太赫兹。
Test of TeraSense camera operation with TDS systemTeraSense相机在TDS系统的检测50 GHz – 0.7 THz 频率范围1.5 x 1.5 mm2像素大小1 nW√Hz噪声等效功率每秒高达50 帧16x16, 32x32, 64x64 总像素型号光纤耦合InGaAs光电开关0.1 – 5 THz 带宽>90 dB动态范围峰值平均功率25 uW100 MHz 脉冲重复率太赫兹频域光谱(THz-FDS)太赫兹频域光谱运用了光谱技术，通过这个技术材料的属性可用持续波(cw)太赫兹辐射探测出。
辐射是通过在高带宽的光电导体中的光外差作用获得的：两个持续波激光的输出转换成太赫兹辐射，正是在不同频率的激光。
光电混频器由一个小型金属-半导体-金属结构表示。
使用偏压到半导体结构中，然后产生一个振荡在跳动频率的光电流。
输出频率范围从50 GHz 高达1.5 THz。
超快太赫兹时域光谱系统
超快太赫兹时域光谱系统张宏飞;苏波;何敬锁;张存林【摘要】超快太赫兹时域光谱系统是基于高速异步光学采样原理进行工作的,该系统使用2个重复频率可在1 GHz附近变化的飞秒振荡器,并使用高带宽反馈电路控制其重复频率.2个飞秒振荡器的重复频率存在Δf的失谐,一个飞秒振荡器的重复频率是1 GHz+Δf Hz,为泵浦脉冲;另一个飞秒振荡器的重复频率是1 GHz,为探测脉冲,由此提供泵浦脉冲和探针脉冲的时间差,时间延迟呈周期性变化,其扫描周期可以由1/Δf给出.此系统摒弃了传统T Hz-TDS系统所必需的机械延迟线,采用双光子探测器来产生触发信号.当设定Δf=1 kHz时,1 ms就可以探测出1个T H z谱,用时10.3 s即可得到动态范围为21 dB、频谱分辨率为5 G H z的太赫兹信号.该系统具有检测速度快和频谱分辨率高的优点,在需要快速测量的应用环境中有着传统太赫兹时域光谱系统不可比拟的优势.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】4页(P229-232)【关键词】太赫兹;异步采样;时域光谱系统【作者】张宏飞;苏波;何敬锁;张存林【作者单位】首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048;太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京100048;北京成像技术高精尖创新中心,北京100048;首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048;太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京100048;北京成像技术高精尖创新中心,北京100048;首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048;太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京100048;北京成像技术高精尖创新中心,北京100048;首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048;太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京100048;北京成像技术高精尖创新中心,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TN206;O439引言在传统的太赫兹时域光谱系统中，需要使用机械平移台的扫描来实现泵浦脉冲或者探测脉冲的时间延迟，从而得到太赫兹时域波形，但是，它存在一个致命的问题就是扫描一次所需要的时间大约在10 min左右，不具备高速扫描的特点，因此提出了一种基于光学异步采样的超快太赫兹时域光谱系统。
利用太赫兹反射式时域光谱系统测量有机溶剂的光学参数
法 ，算 出正己烷 、液状石蜡 、无水酒精 和水 的光学参数 ，并 与透射式 的实验结果 和文献数据进行 比较 ， 验证算 法的正确
性。
称 ＴＨｚＴ ） － ＤＳ 技术是 ２ ｏ世纪末 发展 起来 的一 门新 的光谱 技
术 ，可以作为红外光谱技术 和 ｘ射线技术 的有益补 充 ，广泛 地应 用在 生 物 医学Ｄ２、航 空航 天【 ］ ， ３ ３ 、国土 安全 ＿ 等领 域 一 ５
但是 同样存在许多对太赫兹波 的吸收十分强烈 的物质 ，如果 仍 然使 刖尢赫兹透射式 时域光谱 系统测 量 的话 ， 需要 制备很
薄 的样 品 ， 给 加 工 样 品 带来 了很 大 的 难 度 ，因 此 太 赫 兹 反 这
射式 时域 光谱系统对于准确测量这些物 质的光学参数十分必 要 。近年来 ，利用太赫兹反射式 系统测量样 品 的工作ｌ ］ 】 有 所增加 ， 但是提取样 品光 学参数 的算 法还不 成熟 。本 工作根
Ｍ
Ｈ ｇ １ Ｓ ｈ ｍａ ｉ ｉｇ ａ ｆｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌｓ ｔ ｐ ． ｃ ｅ ｔｃｄ ａ ｒ ｍ ｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅｕ
ｌ７ ２
光 谱学 与光谱分 析
第 ３ 卷 ２
太 赫 兹 波 再次被 铝 镜 反 射 ， 面 镜 聚 焦 ，通 过 硅 片 与 探 测 光 抛
刘 畅 ， 岳凌月 ， 王新柯 ， 孙文峰 ， 张 岩
首都师范火学物理系 ， 太赫兹波谱 与成像北京市重点实验室 ，太赫兹光电子学教育部 重点实验室 ，北京 １０ ４ ００８
摘
要
采 用 太 赫 兹 反射 式 时 域 光 谱 系 统 ，测 量 了包 括 正 己烷 、液状 石 蜡 、 水 酒 精 和 水 在 内 的 四种 有 机 溶 无
太赫兹时域光谱仪matlab计算
太赫兹时域光谱仪(matlab计算)1.概述太赫兹波段是电磁谱中的一个重要部分，具有较强的穿透力和非破坏性检测能力，因此在材料检测、医学影像、通信等领域具有广泛的应用前景。
而太赫兹时域光谱仪作为一种重要的实验设备，能够对物质在太赫兹波段的相应特性进行测量和分析。
在实际应用中，通过matlab计算太赫兹时域光谱数据，能够更直观地分析及处理得到的数据，为后续的研究和应用提供重要的支持。
2.太赫兹时域光谱仪数据获取使用太赫兹时域光谱仪测量样品的太赫兹波段特性。
通过太赫兹时域光谱仪，可以获得样品在不同频率下的吸收、透射、反射等特性。
得到的数据包括时间域上的波形和频域上的频谱，这些数据对于分析样品的太赫兹特性非常重要。
3.太赫兹时域波形的matlab处理将测量得到的太赫兹时域波形数据导入matlab中进行处理。
要对原始数据进行预处理，包括去除噪声、幅度归一化等操作，以保证后续的分析和处理准确可靠。
可以利用matlab中的信号处理工具箱，对时域波形进行滤波、傅里叶变换等操作，以获取样品在频域上的特性信息。
4.太赫兹频谱的matlab处理通过傅里叶变换，将时域波形转换为频域上的频谱图。
利用matlab中的频谱分析工具，可以对频谱进行解析、拟合等操作，得到样品在不同频率下的吸收、透射等特性。
还可以利用matlab绘制频谱图，直观展示样品的频域特性。
5.太赫兹数据的分析与应用经过matlab处理得到的太赫兹数据，可以进行进一步的分析和应用。
通过对频谱的特性分析，可以研究样品的化学成分、结构特性等信息。
太赫兹数据还可以用于材料检测、医学影像等领域，为相关研究和应用提供重要的数据支持。
6.结论太赫兹时域光谱仪作为一种重要的实验设备，对于研究太赫兹波段的物质特性具有重要意义。
而通过matlab计算太赫兹时域光谱数据，能够更直观地分析和处理得到的数据，为后续研究和应用提供重要的支持。
掌握太赫兹时域光谱仪的原理和应用，以及matlab对太赫兹数据的处理方法，对于相关研究和应用具有重要的意义。
太赫兹时域光谱图像的模拟分析
为了验证本文 THz-TDS 图像模拟方法的有效性，使用 文献[1] 中给出的由公式(12)、 (13)、 (14)表示的三种 THz-TDS 图像可视化方法进行验证。
s1 ( x, y ) =
(4)
Max {sref ( x, y, t )} − Max {ssample ( x, y, t )}
，w =1, 2,…, T
(3)
H(w)一般也称为样品在空间位置(x, y)处的吸收谱。 其它如色 图 2 透射型 THz 成像原理示意图 下面对图 2 成像过程作简单介绍： 由飞秒激光器发射的超短激光脉冲经过分光镜分为泵 浦光和探测光。泵浦光激发 THz 波发射器产生 THz 辐射， 经过聚焦后照射并透过样品上的某一点， 然后到达 THz 接收 器（一般为电光晶体） ，而探测光在通过光学延迟到达 THz 接收器的瞬间，记录检测到的 THz 光脉冲的电场强度。通过 控制并改变时延系统的时间参数，也就改变了探测光到达 THz 接收器的时间。当探测光到达时间变化时，就检测到了 随时间变化的 THz 脉冲电场强度。 为了便于对样品的 THz 特性进行分析，一般在对样品成 像的同时，还需记录在不放置样品时的 THz 脉冲，该脉冲信 号称为参考脉冲。 (a) (b) 散谱、折射率谱也可用类似方法计算得到。 图 3 给出了一个具体的 THz 参考脉冲，以及某物质的 THz 采样脉冲、频谱和吸收谱的图示。
该图像的数据量为 M×N×T×L 比特。THz-TDS 图像可以被 表示如下：
sTHz −TDS = f ( x, y, t )
素点 s(t)是一个由 T 维矢量表示的数字脉冲信号：
(1)
其中，0 ≤ x ≤ M, 0 ≤ y ≤ N, 0 ≤ t ≤ T。而空间位置(x, y)处的像
基于深度学习的太赫兹时域光谱识别研究
Vol. 41,No. 1,pp94-99January , 2021第41卷，第1期01年1月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysis 基于深度学习的太赫兹时域光谱识别研究胡其枫！蔡健博微太赫兹信息科技有限公司,安徽合肥230088摘 要 太赫兹时域光谱技术，由于其具有物质4旨纹谱5寺性，是一种可以快速无损地鉴别物质的重要手段，在毒品和爆炸物的无损检测等方面有广阔的应用前景$其中，光谱识别是太赫兹时域光谱技术应用研究的重要方向之一$现有的光谱识别方法多是依靠手工选取特征后进行机器学习分类，或是通过设置吸收峰阈值门限进行判断$由于一些物质在太赫兹波段内并没有明显的吸收峰特征，同时样品浓度、空气湿度、各类噪声等会对太赫兹时域光谱造成干扰从而使信噪比下降，这些方法并不能很好地适应，并且物质类别和数量的增加也会导致计算量不断增加$近年来，随着深度学习技术兴起，以卷积神经网络(CNN)和循环神经 网络(RNN)为代表的方法在计算机视觉和自然语言处理等领域得到广泛应用，相比于传统的机器学习方法其效果有了很大的提升$由于深度学习技术强大的非线性分类能力，基于RNN 和CNN 设计了两个网络用 于光谱识别：基于RNN 的一维谱线分类网络和基于CNN 的二维谱图分类网络$模拟实际应用场景，在非真空环境下采集了 1?种物质的两万多个光谱数据作为训练集和测试集$在分析了样品浓度、空气湿度对光谱特征的影响后,使用S-G(Savitzky-Golay )滤波对光谱进行降噪$实验结果表明,对比未处理和经过S-G 预 处理的数据，处理后的光谱特征更加明显，识别准确率更高&与传统的机器学习算法k 最近邻(k-NN)方法相比，RNN 和CNN 方法在测试集上有更好的准确率，且算法速度更快&对于光谱识别，CNN 方法比RNN 方法能够更好地克服噪声的影响$因此，深度学习技术可以对太赫兹时域光谱进行快速有效的识别，能够为新型无损安全检查技术提供理论和实验基础$关键词 太赫兹时域光谱&光谱识别；卷积神经网络&循环神经网络&预处理中图分类号：TP391. 4 文献标识码：ADOI ： 10. 3964issn. 1000-0593(?0?1)01-0094-06引言太赫兹波介于远红外和微波之间，频率在0.1〜10THz $在太赫兹光学技术中，太赫兹时域光谱time-domain spectroscopy , THz-TDS )技术是目前使用最广泛的技术之一$ THz-TDS 技术是一种相干探测技术，不同的 物质分子被一定频宽的太赫兹波透射过后，会吸收不同频率的太赫兹光波能量，从而产生特征吸收峰，对应的光谱又被 称为“太赫兹指纹光谱5通过对物质4旨纹谱”的识别可以实现对毒品和爆炸物等生化危险品进行非接触式无损检测，因 此THz-TDS 技术受到了警方、海关、安保反恐等部门的高 度重视(1)$总结近年来国内外关于太赫兹时域光谱识别方法的研 究，主要集中在一些光谱分析法和机器学习方法相结合的技术$马帅等提出一种采用两层受限玻尔兹曼机(restrictedBoltzmann machine , REM)构建深层信念网络模型自动提取太赫兹光谱特征,使用k 最近邻(k-nearest neighbor, k-NN)分类器对不同物质进行识别$ Yin 等⑸提出一种利用遗传算法和偏最小二乘判别分析相结合的方法来鉴别食用油$Mumtaz 等虻通过主成分分析(principal component analysis ,PCA)区分了对太赫兹辐射是透明的聚合物$这些方法往往需要经验丰富的工程师手工设计特征提取器，对于变化的自然数据具有局限性$深度学习方法目前已 经成功运用在图像分类、语音识别等领域，不需要人工设计特征提取器，通过一些非线性的结构把原始数据转变成更加抽象的表达，自动提取特征，特别适合自然数据，并且算法性能会随着数据的丰富而提升$太赫兹时域光谱的识别，本质上是一个非线性分类问题，深度学习方法由激活函数引入非线性，更加适合非线性分类问题$作为深度学习的代表方 法,卷积神经网络(convolutional neural network , CNN)在太赫兹时域光谱识别上应用的相关文献资料很少，循环神经网络收稿日期：2019-11-15,修订日期：2020-03-1?基金项目：安徽省重点研究和开发计划项目(01904e010?0005)资助作者简介：胡其枫，1991年生，博微太赫兹信息科技有限公司算法工程师e-mail : **********************第1期光谱学与光谱分析95（recurrent neural network,RNN#的应用暂无相关文献报道。
太赫兹时域光谱与频域光谱研究综述
太赫兹时域光谱与频域光谱研究综述曹灿;张朝晖;赵小燕;张寒;张天尧;于洋【摘要】近年来太赫兹技术因其重要的理论研究价值和广泛的应用前景引起了科学界的普遍关注.太赫兹光谱技术作为太赫兹科学发展的主要方向之一,可分为频域光谱与时域光谱两种.它的出现解决了太赫兹波段下无法产生宽带辐射源的难题,使得光谱学上存在的太赫兹断层得以填补.随着这项技术的发展,对太赫兹波段下物质特性的研究也逐步拓展到生物医学、材料、通信、安检为代表的各个领域.从产生原理、性能特点、应用领域等方面对两种光谱进行比较,进而阐述了两种太赫兹光谱的优缺点以及其应用优势.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2018(038)009【总页数】12页(P2688-2699)【关键词】太赫兹光谱;频域;时域;发射器与探测器;性能特点;应用领域【作者】曹灿;张朝晖;赵小燕;张寒;张天尧;于洋【作者单位】北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京科技大学计算机与通信工程学院 ,北京 100083;北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】O433引言太赫兹(Tera Hertz)波一般指频率在0.1～10 THz之间的电磁波，其波长大概在0.03～3 mm范围内，介于微波与红外之间。
该波段在电磁波谱中所处位置特殊，相关理论介于宏观电磁学与微观光子学之间的过渡区[1]。
太赫兹波时域光谱技术
哇哦，人工智能是一种很厉害的科技，它可以帮助很多事情。
比方说，有一个小王玩的智能无线终端里面有一个很强大的智能语音助手，可以帮他查询问题、听歌、做作业。
对，就是那个会回答问题的小机器人。
除了这个，人工智能还可以帮助医生诊断病症，让机器人来帮助老师教课，甚至还可以帮助科学家研究更多的科学问题。
人工智能发展很快，但是也遇到了很多问题。
就好比有些人会担心，如果机器人做得太多东西，会不会取代人类的工作呢？还有一些人觉得，人工智能发展得太快，会不会影响人类的生活质量呢？我们需要想一想，要怎么样才能让人工智能帮助我们更好地发展呢。
要实现人工智能帮助我们更好地发展，首先就要有很多很新鲜的科技发明，帮助机器人学会更多的技能。
还可以让机器人来帮助医生医治疾病，辅助老师教书，这样就能更好地发挥人工智能的作用。
比方说，有一个城市，它利用人工智能来帮助医生诊断疾病，发现了很多患者的病症，就很好地挺过了这个难关。
让人工智能技术融入教育领域也很重要。
我们可以利用机器人来制定更适合学生的学习计划，让每个孩子都可以得到很好的教育。
有一个小李，他的学校使用了人工智能来辅助教学，让每个孩子都学得很好，学习成绩也都有很大的提高。
还要让人工智能技术和我们的规章制度结合起来。
要有一些法律法规、政策来约束人工智能技术的使用，保护我们的权益。
这样，我们就可以放心地使用人工智能技术，让它帮助我们更好地发展。
利用市场竞争激励也是很重要的。
我们可以让企业互相竞争，发明更多更好的技术产品，这样就可以推动人工智能技术更好地服务我们。
只有让市场发挥更重要的作用，我们的生活才能得到更好的改善，人工智能技术也能更好地帮助我们。
要实现人工智能帮助我们更好地发展，需要很多人和技术一起努力。
我们要不断创新，让人工智能技术更好地服务我们，帮助我们更好地发展。
人工智能技术就像是一位非常聪明的小伙伴，会帮助我们更好地解决问题，也会带来很多新的发展机会。
只要我们好好地利用它，它一定会帮助我们更好地发展。
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2.太赫兹时域光谱技术的优势
• 1) 具有大约 0.1～5THz 的带宽，这样大的带宽用
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普通方法是很难得到的； 2)光谱计可以在室温下工作，从而避免了复杂的 制冷系统； 3)能够以皮秒级的时间分辨率测量波形,展示物质 中发生在亚皮秒或皮秒级上的现象； 4) 所获得的数据同时包含了THz 脉冲的幅度和相 位信息，因而可以对样品介电常数的实部和虚部 同时进行测量； 5)具有左右的信噪比，如此高的信噪比允许相对 较短的扫描时间，从而提高了整个系统的稳定性。
通过线性电光效应使电光晶体的折射率发生各向 异性的改变，从而调制晶体的折射率椭球。当另 一束探测光和THz 脉冲同时通过晶体时，在晶体 中产生的双折射使探测脉冲的偏振方向发生偏转， 调整探测光脉冲和THz 脉冲间的时间延迟,检测探 测光在晶体中发生的偏振变化就可以获得THz 脉 冲电场的时间波形。
3.2 反射型太赫兹时域光谱技术
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3．太赫兹时域光谱系统
由飞秒激光器、太赫兹辐射产生装置及相应的探测装置,以及时间延迟控制系 统和数据采集与信号处理系统组成.
3.1 透射型太赫兹时域光谱技术
QWP ：四分之一波片—使O光和e光相位长差 / 2 PBS ：渥拉斯顿棱镜—产生两个偏振方向垂直的分量
• 原理：该系统利用电光取样的方法进行测量。 • 当THz脉冲电场通过电光晶体时，其瞬态电场将
便，但是在测量样品方面，该系统比较适用于固 体材料的测量，样品的大小受到限制；同时测量 样品不应该吸收太严重，否则会降低测量的频率 范围和测量的精度。 反射型THz 时域光谱系统对于实验技术上的要求 比较高。要求反射镜的位置和样品的位置严格复 位，否则就会产生相位误差。这就加大了样品、 样品架及用作参考的金属反射镜的制作难度；同 时THz 脉冲光路的微小改变都会极大地影响所得 到的折射系数。
• 2004年,美国MIT将太赫兹科技评为“改变未来世
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界的十大技术”之五； 日本政府于2005年1月8日将太赫兹科技列为“国 家支柱技术十大重点战略目标”之首 ； 目前,世界上约有130多家研究机构开展了相关的 光电子材料、太赫兹激光器、太赫兹光谱学及相 关生物医学成像等研究。 我国对太赫兹研究起步较晚, 2005年11月22日,在 北京香山饭店召开 “太赫兹科学技术的新发展” 为主题的第270次学术讨论会 。
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先期的探索； “Terahertz”这个词语正式在文章中出现却是在 1974年左右，Fleming用它来描述迈克尔逊干涉仪 所覆盖的一段频段的谱线； 20世纪80年代中期,现代太赫兹科学与技术得到真 正发展; 20世纪90年代中期开始美国国家基金会、航天局、 国防部和国家卫生学会等政府或军事部门,对太赫 兹科学研究项目持续提供了较大规模的资金支持。
当THz 脉冲照射样本材料后,THz 探测器接收由样本材料反射 的脉冲信号。延迟线的作用是调节反射镜的位置，从而改变 探测光到达THz 探测器的时间。利用不同的探测光到达时间， THz 电场强度随时间的变化量能够被测量，再通过傅立叶变 换得到反射频谱。 Nhomakorabea 4.小结
• 透射型太赫兹时域光谱系统在实验调节上比较方
激光原理及应用
蒋红梅 112021602
太赫兹时域光谱技术
太赫兹历史及国内外发展状况 太赫兹时域光谱技术的优势 太赫兹时域光谱系统 小结
透射型太赫兹时域光谱技术 反射型太赫兹时域光谱技术
1.太赫兹历史及国内外发展状况
• 1896年和1897年, Rubens和Nichols对该波段进行