数字频率计逻辑电路设计测量范围1赫兹到9999赫兹怎么办

案例1，太赫兹相机用于测量太赫兹光电导天线光斑

太赫兹辐射的产生条件：Ti:Sapphire振荡器，输出功率100mW, 800nm，驱动光电导天线（太赫兹相机RIGI）

案例2, 太赫兹相机用于测量180GHz光斑

Terasense 180GHz亚太赫兹辐射源（太赫兹相机RIGI）

案例3，太赫兹相机用于Menlosystems的太赫兹时域光谱仪系统中

太赫兹相机用于测量THz-TDS中的光斑，辐射源为光电导天线 （太赫兹相机RIGI）

案例4，太赫兹相机用于测量ZnTe晶体产生的太赫兹脉冲

产生条件：800nm, 200uJ，飞秒激光激发碲化锌晶体（太赫兹相机RIGI）

案列5，太赫兹相机用于测量铌酸锂晶体产生的太赫兹脉冲

产生条件：800nm, 1KHz，飞秒激光激发铌酸锂晶体（波前倾斜）（太赫兹相机RIGI）

案列6，太赫兹相机用于测量CO2太赫兹激光器的光斑

CO2太赫兹激光器（太赫兹相机RIGI）

太赫兹(THz, 1THz=1012Hz)频段是指频率从十分之几到十几太赫兹，介于毫米波与红外光之间相当宽范围的电磁辐射区域。 近年来, 超快激光技术的发展促进了 THz 脉冲产生和探测技术的发展，相关技术及其应用研究也得到蓬勃发展。由于物质的THz 光谱包含丰富的物理和化学信息，对物质结构的探索具有重要意义，同时THz辐射还具有瞬态性、宽带性、相干性和光子能量低等特点，使得 THz 技术在基础研究领域和工业生产及军事应用领域有深远研究价值和重要的应用前景。目前，THz技术在基础领域的研究主要包括研究物质THz波段的光谱响应，对THz光谱进行理论解析, 探索凝聚态物质内部的声子、偶极子动力学过程及其结构性质。在应用领域的研究则涵盖了微电子学、光电子学、通信、天文学、化学、生物学、医学、农学等及由此带动的交叉研究, 如安全检测, 特别是对炸 药、毒品等相关材料的检测研究已成为热点。

THz波的产生分为连续波的THz产生和THz脉冲的 产 生。 产 生 连 续THz波 的 方 法 主 要 有４ 种：（1）通 过 FTIR（Fourier Transform Infrared Spectrometer） 使用热辐射源产生， 如汞灯和SiC棒；（2）是通过非线性光混频产生；（3）通过电子振荡辐射产生，如反波管、耿式振荡器及肖特基二极管产生；（4）通过气体激光器、半导体激光器、自由电子激光器等THz激光器直接产生。目前产生THz脉冲常用的方法有光导天线法、光整流法、THz参量振荡器法、空气等离子体法等，其中空气等离子体能产生相对较高强度的THz波而备受关注，此外，还可以用半导体表面产生THz波。

太赫兹光谱用短脉冲太赫兹辐照来探测材料的性质。样品的辐射在MHz频率范围内检测和调制。由一个或多个激光器驱动的光学系统产生可以用锁相放大器测量和检测的斩波的THz脉冲。HF2LI锁相放大器用于太赫兹光谱仪器的连接图如下图一所示。

                                                          图一 HF2LI锁相放大器连接到THz光谱仪系统

电光取样技术

电光取样测量技术基于线性电光效应：当THz脉冲通过电光晶体时，会发生电光效应，从而影响探测（取样） 脉冲在晶体中的传播。 

当探测脉冲和THz脉冲同时通过电光晶体时，THz脉冲电场会导致晶体的折射率发生各向异性的改变，致使探测脉冲的偏振态发生变化。 调整探测脉冲和THz脉冲之间的时间延迟，检测探测光在晶体中发生的偏振变化就可以得到THz脉冲电场的时域波形。

自由空间电光取样THz探测原理如下图二所示。 图中的激光器为飞秒激光器，它所发出的飞秒激光脉冲经分束器之后，分为泵浦脉冲和探测脉冲。 泵浦脉冲用来激发THz发射极使其产生THz脉冲，然后该脉冲被离轴抛物面镜准直聚焦，经半透镜照射到电光晶体之上，由此改变电光晶体的折射率椭球。 当线偏振的探测脉冲在晶体内与THz光束共线传播时，其相位会被调制。 由于电光晶体的折射率会被THz脉冲电场改变，所以探测光经过电光晶体时，其偏振状态将会由线偏振转变为椭圆偏振，再经偏振分束镜（这里常用的是沃拉斯通（Wollaston） 棱镜） 分为 ｓ 偏振和 ｐ偏振两束，而这两束光的光强差则正比于THz电场。 使用差分探测器可以将这两束光的光强差转换为电流差，从而探测到THz电场随时间变化的时域光谱。 利用机械电动延迟线可以改变THz脉冲和探测脉冲的时间延迟，通过扫描这个时间延迟可得到THz电场的时域波形。 为了提高灵敏度和压缩背景噪声，可以采用机械斩波器来调制泵浦光，而后利用锁相探测技术，即可获得THz电场振幅和相位的信息。

                                                          图二  电光探测技术的太赫兹光谱系统

时域太赫兹光谱技术

THz- TDS系统是基于相干探测技术的太赫 兹产生与探测系统, 能够同时获得太赫兹脉冲的振幅信息和相位信息, 通过对时间波形进行傅立叶变换, 能直接得到样品的吸收系数和折射率、透射率等光学参数.太赫兹时域光谱有很高的探测信噪比和较宽的探测带宽, 探测灵敏度很高, 可以广泛应用于多种样品的探测.
THz- TDS 系统可分为透射式、 反射式、 差分式、 椭偏式等, 其中Z常见的为透射式和反射式THz- TDS 系统.典型的 THz- TDS 系统如下图三所示,它主要由飞秒激光器、 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.目前, 在 THz- TDS 技术中常用来产生太赫兹脉冲的方法主要有 3 种: 光导天线、半导体表面辐射和光整流, 而相应的探测方法也主要有 3 种: 热辐射计、光导开关和电光取样

                                                              图三  时域太赫兹光谱系统

太赫兹成像系统现场演示视频

视频中太赫兹成像系统所涉及到的部件：

1， 太赫兹相机    型号MICROXCAM-384I-THZ

我们很高兴回答您有关太赫兹线栅偏振片功能和使用的任何问题。首先我们在下面列出客户可能遇到的一些典型问题：

1.      太赫兹线栅偏振片的主要用途是什么？

       独立式（Free-standing）太赫兹线栅偏振片用作毫米和亚毫米波长辐射（例如在远红外波长或太赫兹频率范围内）的低损耗偏振元件。典型的应用包括用作中红外至毫米波长太赫兹辐射的线性偏振片，偏振干涉仪中的分束器或分光器，长波长辐射的耦合器以及可变衰减器或可变反射器。请注意，由于它们属于偏振元件，因此用作衰减器，反射器或耦合器时会在系统中优先引入偏振。

2.      什么是独立式（free-standing）太赫兹线栅偏振片？

        独立式（free-standing）线栅太赫兹偏振片由一排平行的细导线（直径通常为5-50微米）组成，并由框架围绕圆周固定支撑。此类线栅阵列将反射电场偏振平行于导线的入辐射，并透射电场偏振垂直于导线

的辐射。以此方式，线栅在透射和反射中均作为偏振元件。

3.       独立式（free-standing）太赫兹偏振片工作原理是什么？

      该问题已在文献中得到了彻底解决，有关更详细的答案，请参考Hecht（1987）。独立式太赫兹线栅偏振片工作的基本原理是基于入射的电磁辐射如何与线栅相互作用，这取决于相对于栅取向的电场偏振平

面。对于电场偏振平行于线栅的导线元件的情况，入射辐射将导致导线中的自由电子沿其长度振荡。这种相互作用导致通过焦耳热的再辐射和能量的一些消散，正向的再辐射波抵消了透射波，反方向的再辐射

表现为反射辐射。以此方式，入射波的平行分量被从透射的辐射中剥离，并且表现为反射波。在导线直径较小的情况下，鉴于无法使自由电子沿该方向流动，入射辐射的正交偏振分量不会以相同的方式与导线栅格相互作用。因此，在没有任何反射的情况下，正交偏振分量被栅格完全透射。为了使该过程有效的工作，导线之间的空间必须小于辐射的波长。这样，线距限制了太赫兹线栅偏振片的较低波长性能，并且太赫兹线栅偏振片的性能存在一定的波长依赖性。

4.       为何钨丝用作太赫兹线栅偏振片？

在商业上可获得的材料中，钨丝被认为可为太赫兹线栅偏振片提供有利的特点，它主要具有的是：

-高抗拉强度，可将导线牢固地固定在整个支撑框架上；

-良好的导电性，这是线栅偏振选择性的必要先决条件；

-优异的耐腐蚀性，可使偏振片在可接受的时间内继续工作。

太赫兹近场探针问题答疑

所有关于我们太赫兹近场探针的产品的问题，如我们的TeraSpike太赫兹微探针的性能或它集成到您的系统的问题都列在这里。

1.   使用TeraSpike太赫兹微探针需要哪种类型的激光？

基本上，大多数λ<860 nm的飞秒脉冲振荡器系统都与我们的微探针兼容。TeraSpike太赫兹微探针针对飞秒脉冲激发进行了优化，其ZX波长在800nm左右，平均光功率在几兆瓦的情况下，重复频率为80MHz。要评估微探针与你的特定激光系统的兼容性，请随时与我们联系。

2.  TeraSpike是基于AFM的探针吗？

不，TeraSpike太赫兹探针填补了衍射极限毫米级分辨率和基于AFM纳米级分辨率系统之间的空白。微米级分辨率是通过使用大型平移台和（可选）使用光学表面距离监控来实现的， 这有助于使系统成本保持较低水平，并可以进行大规模区域的测量。

3.  微探针发出的时域信号是什么样子的？

您可以在我们的手册中找到一些示例性数据（2MB PDF）。 探头接收到的时域信号形式还取决于所施加的发射器和激励脉冲持续时间，这可能因系统而异。

4.   我已经拥有一套自由空间THz TDS系统，是否可以集成TeraSpike微探针进行近场测量？

将TeraSpike太赫兹微探针集成到现有TDS系统中通常非常简单，特别是如果系统包括光电导检测器：在这种情况下，大多数必需的组件应该已经可用。利用我们的子系统组件，可以进一步减少系统集成的工作量。这些模块包含所需的固定装置，反射镜，镜台，微型探头安装座和聚焦透镜。

5.  我们想测量对于太赫兹辐射不透明的样品。 是否可以进行反射测量？

反射模式下的THz近场测量原则上可以使用TeraSpike微探针，但是与传输模式相比存在一些限制。例如，在垂直入射的情况下，由于THz激发光束被探头掩蔽，使得探头不能垂直地对准样品表面进行THz激发。所需的斜交THz激发光束（或探头）对准使得信号说明比传输模式配置要求更高。

6.  要正确操作TeraSpike太赫兹微探针，要具备哪些条件？

低质量的电缆或电流放大器会严重影响微探头的性能，我们建议使用我们已证实的附属组件和子系统。如果您不确定您的设备是否足以操作TeraSpike太赫兹微探针，请与我们联系。

7.  你的TeraSpike的动态范围是什么？

有效的动态范围取决于您的测量方案（例如ECOPS或锁相）、使用的发射器、集成时间和设置的其他因素。在TeraSpike TD-800-X-HS中，我们通常在短锁相集成时间内使用30dB的场振幅信噪比。

8.       也会出售完整的THz近场测量装置吗？

是的。请看我们的扫描系统部分。

9.       为什么主面包板垂直安装在你的子系统D-B2？是否有一个特别的原因导致激光束的垂直排列而不是水平排列？

选择子系统的这种垂直对齐方式是为了允许样本的水平对齐。由于重力对您不利，这有助于将样品放置到装置中。同样，通过这种对齐方式，光栅扫描中平移阶段的整合通常也比较简单。这种设置方案还有其他优点，因为您可以获得更多的宝贵空间来进行进一步的扩展，并且所有重要组件都在可以触及的范围内。

太赫兹近场探针TeraSpike操作指南

有关处理和测量设置的常见问题。

1.       你推荐THz激发光束、样品表面和TeraSpike微探针的哪个方向？

为了获得更高的分辨率，我们建议将微探针悬臂和THz激发光束在垂直方向上对准样品表面根据我们下载部分的应用说明，建议从悬臂的非金属化一侧进行TeraSpike的光激发。

2.       样品与TeraSpike太赫兹微探针之间的距离应该是多少？

微型探针针尖与被测设备之间的距离通常应为大约在目标分辨率范围内。

3.       如何在扫描过程中调整探头到样品的距离并保持恒定？

可以很容易地手动调整的高度（使用集成在子系统D-B1或D-B2中的手动平移台），由于微探针悬臂的柔韧性，可以使与样品表面轻微接触，而不会损坏样品或探针。此过程应使用带放大物镜的摄像机进行视觉控制，这样还可以调整Z终样品的倾斜度，并调整定义的微探针到样品的距离。另一个简练的解决方案是将单独的距离传感器和3D平移台集成在一起，以在扫描过程中实现受控且恒定的样品/探针距离。

4.       关于光学探针束与微探针的对准，应该注意什么？

在测量期间，探测束必须保持聚焦并稳定在微探针的光电开关上。对于探针束对准，应使用施加的偏置电压下的光电流作为反馈信号。为了简化微探针与系统的集成，我们提供了预先对准的子系统模块D-B1和D-B2。

5.       如何将微探针连接到测量设备？

微型探针配有SMP连接器，推荐的TS电缆链接至SMA或BNC插头，该插头可直接与我们的电流放大器或您自己的设备连接。

6.       如何在扫描过程中确保探针激光束保持固定在微探针光电开关上？

我们建议移动样品并保持微探针的位置固定，在这种情况下，不需要连续重新对准焦点。 为了将焦点对准微探针，可以将1V偏置电压下的光电流用作调整反馈。CCD显微镜摄像机有助于直观地检查微探针的光斑直径和位置。

7.       微探针悬臂中是否存在用于光学探针束激发的shou选面？

我们的应用说明（PDF文件）中给出了建议的微探针方向和激光束激发角的范围。给定激发功率的Z大光电流是从悬臂背面获得的，也可以从悬臂的顶侧（搭载电极结构）进行光激发，但是会导致光电流降低。

8.       微型探针对振动有多敏感？我需要隔离振动吗？

即使在很短的探针到样品的距离下，具有标准隔振功能的标准光学平台通常也足以进行不失真的测量。但是，如果可能，请勿将振动源直接放在光学平台上。只要与微探针之间有足够的距离，机械斩波器通常就不重要。

9.       我们希望在测量过程中保持样品固定，可以移动微探针吗？

原则上是可以的，但是光激发光束当然需要跟随（例如，通过使用光纤）。除非样品非常大，否则通常是移动样品并将微探针保持在固定位置是较稳定且具成本效益的解决方案。

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单色超快激光成丝产生太赫兹辐射机理

1 单色超快激光与气体介质作用成丝辐射太赫兹波的机制

相比太赫兹光整流和光导天线太赫兹源的方法, 超快激光与气体介质作用成丝产生太赫兹波的方法不受介质损伤阈值的限制, 使用起来更加方便。目前超快激光成丝产生太赫兹波主要是, 通过单色激光场与气体介质相互作用和双色激光场与气体介质相互作用, 这两种方法产生太赫兹波的机理各不相同，用单色超快激光场与气体介质作用形成等离子体产生太赫兹波的装置, 实验中使用0.8μm波长的飞秒激光通过聚焦透镜Lens(f1)形成等离子拉丝, Z终辐射出径向偏振的太赫兹波；另外四波混频模型产生太赫兹辐射的一般实验装置图, 实验中同样使用0.8μm波长的线偏振飞秒激光作为基频的激发光, 二倍频偏硼酸钡晶体(BBO)用于产生二倍频激光即0.4μm波长激光, 飞秒激光依次通过聚焦透镜Lens(f2)和BBO, 与气体介质相互作用产生等离子体拉丝, Z终得到线偏振太赫兹波。

2 提高太赫兹辐射效率的若干方法

单色超快激光与气体介质作用产生太赫兹辐射效率的提高有很多方法, 在单色激光诱导形成拉丝的基础上, 可以通过在拉丝周围外加纵向电压、外加横向电压、双拉丝等方法获得更强的太赫兹波。这些方法不需要复杂的光学元件和光学晶体, 不需脉冲之间的精确对齐或相位调整, 因此这些方法可以运用到更多的太赫兹技术应用中。除此以外, 这种简单装置产生的太赫兹源可以被放置在远距离目标上, 能够有效解决太赫兹波在远距离传输中空气中水蒸气对太赫兹波吸收严重这一问题, 可以为接下来更多的探究奠定一定的基础。

2.1 在拉丝周围外加纵向电压提高太赫兹波的辐射效率

对于纯粹的渡越-切仑科夫辐射, 拉丝内部激光脉冲形成的有质动力产生了一个静电场, 外加纵向电场可以与该静电场叠加, 达到增大太赫兹辐射的效果。在单色激光诱导的拉丝上加纵向电压, 即利用脉冲能量一定的单色激光, 通过聚焦形成等离子体拉丝, 并利用两个尺寸不同的电极给拉丝两端加上横向电压。在拉丝周围外加纵向电场可以使太赫兹波的能量增大三个数量级, 增大之后的太赫兹波的偏振状态和不加电场时的状态是一样的; 在拉丝周围外加横向电场的方法同样可以使得太赫兹波能量增加三个数量级, 但增强后的太赫兹脉冲的辐射角度和偏振状态均有一些改变。

2.2 产生单色场双拉丝来提高太赫兹波的辐射效率

在单色激光诱导形成拉丝的基础上, 采用双拉丝的方法可以使得太赫兹辐射增大一个数量级, 增强后的太赫兹波的发散角度和偏振状态都有所改变, 即通过使用了两条飞秒激光脉冲, 分别在空气中形成两条重叠的拉丝, 并认为diyi个和第二个脉冲分别经过渡越-切仑科夫辐射产生太赫兹波, 然而有趣的是, Z后产生的太赫兹信号比两个脉冲单独形成的太赫兹波信号相加的和至少大了一个数量级。这种方法一般适用于初始光的强度较弱的情况, 当初始光过强时反而不能增强, 即如果通过产生单色场双拉丝的方法来提高太赫兹波的辐射效率, 那么对于初始光要有一定的限制, 具体的限制需要根据实验装置的参数来定。对比之前的放射状偏振, 放大后的太赫兹波几乎是严格线性偏振的, 其偏振方向并不依赖激光脉冲的偏振状态, 它Z大的辐射强度沿着激光传播的方向。

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