(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210235897.0 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 郑翔宇　肖晨　张博宇　蔡文龙　 魏家琦　赵巍胜　 (74)专利代理 机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 专利代理师 王涛　崔博 (51)Int.Cl. G01N 21/3586(2014.01) G01N 21/3581(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 高分辨率近场太赫兹时域光谱系统及高精 度层析成像方法 (57)摘要 本发明提供一种高分辨率近场太赫兹时域 光谱系统及高精度层析成像方法， 该系统包括： 分别在第一脉冲激光和第二脉冲激光的触发下 产生第一太赫兹脉冲和第二太赫兹脉冲的第一 太赫兹源和第二太赫兹源； 在第三脉冲激光的触 发下接收经待测样品辐射产生的第三太赫兹脉 冲和第四太赫兹脉冲的太赫兹探测器； 第三太赫 兹脉冲和第四太赫兹脉冲分别由待测样品对第 一太赫兹脉冲和第二太赫兹脉冲辐射产生； 传输 第一脉冲激光、 第二脉冲激光以及第三脉冲激光 的脉冲激光光路； 待测样品与第一太赫兹源、 第 二太赫兹源的距离以及太赫兹探测器三者之间 的距离均小于太赫兹波长。 本申请同时利用近场 辐射技术和近场探测技术提高系统的分辨率， 降 低太赫兹传输损耗。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 114813624 A 2022.07.29 CN 114813624 A 1.一种高分辨 率近场太赫兹时域 光谱系统， 其特 征在于， 包括： 第一太赫兹源， 用于在第一脉冲激光的触发下产生第一太赫兹脉冲； 第二太赫兹源， 用于在第二脉冲激光的触发下产生第二太赫兹脉冲； 太赫兹探测器， 用于在第三脉冲激光的触发下接收第三太赫兹脉冲和第四太赫兹脉 冲； 所述第三太赫兹脉冲和第四太赫兹脉冲分别由待测样品对所述第一太赫兹脉冲和所述 第二太赫兹脉冲辐射产生； 脉冲激光光路， 用于将所述第一脉冲激光、 所述第二脉冲激光以及所述第三脉冲激光 分别传输 至所述第一太赫兹源、 所述第二太赫兹源及所述太赫兹探测器； 其中， 所述待测样品与所述第一太赫兹源的距离、 所述待测样品与所述第二太赫兹源 的距离以及所述待测样品与所述太赫兹探测器的距离均小于太赫兹波长 。 2.根据权利要求1所述的高分辨率近场太赫兹时域光谱系统， 其特征在于， 所述第 三太 赫兹脉冲由所述第一太赫兹脉冲经所述待测样品透射产生； 所述第四太赫兹脉冲由所述第 二太赫兹脉冲经 所述待测样品反射产生。 3.根据权利要求2所述的高分辨率近场太赫兹时域光谱系统， 其特征在于， 所述第 二太 赫兹源为 一近场太赫兹双路探针上的第一探针， 且所述第一探针连接有直 流电源； 所述太赫兹探测器为所述近场太赫兹双路探针上的第二探针。 4.根据权利要求2所述的高分辨率近场太赫兹时域光谱系统， 其特征在于， 还包括一脉 冲激光器； 所述脉冲激光 光路包括： 光路分束器， 用于将所述脉冲激光器产生的脉冲激光分为所述第一脉冲激光、 所述第 二脉冲激光及所述第三脉冲激光； 透射式太赫兹激发光路， 用于传输所述第一脉冲激光； 反射式太赫兹激发光路， 用于传输所述第二脉冲激光； 太赫兹探测激发光路， 用于传输所述第三脉冲激光。 5.根据权利要求4所述的高分辨率近场太赫兹时域光谱系统， 其特征在于， 所述透射式 太赫兹激发光路包括扩束器、 反射镜、 抛物面镜及透 镜组成。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的高分辨率近场太赫兹时域光谱系统， 其特征在 于， 还包括： 电流放大电路， 与所述太赫兹探测器连接， 用于将所述太赫兹探测器接收到的所述第 三太赫兹脉冲和所述第四太赫兹脉冲进行放大； 数据处理系统， 用于根据所述电流放大电路传输的第 三太赫兹脉冲和第四太赫兹脉冲 生成太赫兹时域 光谱和/或太赫兹频域 光谱。 7.根据权利要求1至5中任一项所述的高分辨率近场太赫兹时域光谱系统， 其特征在 于， 还包括： 样品托， 用于承载所述第 一太赫兹源及与之紧贴的待测样品； 其中， 所述第 一太赫兹源 为自旋电子太赫兹源； 位移台， 用于沿水平方向移动所述样品托， 进而带动所述自旋电子太赫兹源及与之紧 贴的待测样品同步 运动。 8.根据权利要求1至5中任一项所述的高分辨率近场太赫兹时域光谱系统， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114813624 A 2于， 还包括： 样品托， 用于承载 所述待测样品； 位移台， 用于沿水平方向移动所述样品托， 进 而带动所述待测样品同步 运动。 9.一种高精度层析成像方法， 其特征在于， 应用于权利要求1至8中任一项所述的高分 辨率近场太赫兹时域 光谱系统， 包括： 获取太赫兹探测器接收到的第二太赫兹脉冲经一多层样品反射产生的多个第四太赫 兹脉冲； 根据所述第四太赫兹脉冲的接收时间和幅度确定所述第四太赫兹脉冲与所述多层样 品各层的对应关系； 分别对所述多层样品各层对应的第四太赫兹脉冲生成的太赫兹时域光谱和/或太赫兹 频域光谱进行分析， 得到所述多层样品的层析图像。 10.根据权利要求9所述的高精度层析成像方法， 其特 征在于， 还 包括： 获取所述多层样品中 需要成像的位置与所述多层样品表面的距离； 根据所述距离调整传输所述第三脉冲激光上的光路上的延迟线的位移； 通过第三脉冲激光触发太赫兹探测器， 使所述太赫兹探测器接收需要成像的位置对应 的第四太赫兹脉冲； 对根据需要成像的位置对应的第四太赫兹脉冲生成的太赫兹时域光谱和/或太赫兹频 域光谱进行分析， 得到需要成像的位置的图像。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114813624 A 3