快速THz-TDS光學延遲線的設(shè)計及數(shù)字鎖相放大技術(shù)的研究.pdf

1、近年來，THz研究逐漸成為很多國內(nèi)外研究所和高校的熱門研究方向。在THz-TDS技術(shù)中，THz脈沖信號的探測速度與信號的信噪比是影響THz成像和THz探測的兩個主要因素，因而提高THz-TDS中信號的信噪比與探測速度具有重要的意義。
　　本論文主要分為兩個部分，即快速光學延遲線的設(shè)計和相位漂移補償型自適應數(shù)字鎖相放大算法的設(shè)計。為了提高對THz脈沖信號的探測速度，基于漸開線原理設(shè)計了快速光學延遲線裝置，該裝置的延遲距離為40.03

2、6mm，延遲時間為133.45ps，線性度誤差為0.419％，平穩(wěn)性誤差為0.806％，掃描頻率為20Hz。為了改進鎖相放大器的性能，提出了正交矢量相位漂移補償型自適應數(shù)字鎖相放大算法，采集到的THz信號的信噪比在68dB以上。
　　本論文主要的工作和創(chuàng)新點為:
　　1、首次提出基于漸開線原理的快速光學延遲線裝置。根據(jù)光電導式THz-TDS系統(tǒng)及等效時間采樣原理，分析了漸開線的基本原理并建立數(shù)學模型，推導了光學延遲線裝置的延

3、遲距離公式;對延遲裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分析;對轉(zhuǎn)軸零件進行有限元-模態(tài)分析;對裝置中的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與漸開線曲面基圓的偏心誤差進行了分析;對光束通過延遲線裝置后的光斑畸變進行了理論與實驗分析。
　　2、對延遲線的性能參數(shù)進行測試與分析。采用邁克爾遜干涉技術(shù)，對延遲線裝置的延遲線性度、延遲平穩(wěn)性、延遲距離和掃描頻率進行了實驗驗證。對比常用光學延遲線，該裝置能夠提供較大的延遲距離和較高的掃描頻率，同時具有線性度好、平穩(wěn)性好等優(yōu)點。