太赫兹时域系统优化与控制程序设计

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1、国内图书分类号：TN432工学硕士学位论文太赫兹时域系统优化与控制程序设计硕士研究生：刘传军导师：殷景华教授孙青副研究员申请学位级别：工学硕士学科、专业：电子科学与技术所在单位：应用科学学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TN432DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringOptimizationofTerahertzTimeDomainSystemandControlProgramDesignCandidate：LiuChuanjunProf.Yi

2、nJinghua,andProf.Supervisor：SunQingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringElectronicscienceandSpeciality：technologyDateofOralExamination：March,2015HarbinUniversityofScienceUniversity：andTechnology太赫兹时域系统优化与控制程序设计摘要太赫兹波是一种频率在0.1～10THz之间、波长介于红外与微波之间的电磁波，具有良好的光电子学和电磁学特性，在自

3、然界中广泛存在。太赫兹时域光谱技术是一种电磁辐射位相相干技术，能同时获得太赫兹波振幅和相位信息。因此，太赫兹时域光谱技术具有很高的时域分辨间距和频域分辨间距，其光谱系统能达到很高的探测信噪比和较宽的探测带宽，广泛应用于多种样品特征谱的检测。随着国内外太赫兹光谱仪器产品的发展和国家对科学仪器发展的重视，开发和研制具有自主知识产权的太赫兹时域光谱仪器对太赫兹科学技术的推广和应用研究具有重要意义。实用型、小型化、高性能是目前太赫兹光谱技术仪器化研究发展的方向。本文根据太赫兹时域光谱系统的特点，以实用化为主导方向，进行实验室系统装置小型化、仪器化改进工

4、作，对提高整体系统测量速度进行深入研究，并实现在扫描成像技术方面应用。采用小型光纤飞秒激光器代替钛宝石固体激光器，LIA-MV-150模块化的锁相放大器代替SR830锁相放大器，使用NI9215模拟信号采集卡采集锁相放大器输出模拟信号。通过自主设计光路结构，使太赫兹波发射模块、光学延迟模块和太赫兹的探测模块布局优化，大幅度节省空间。编写应用于小型化太赫兹时域光谱系统程序，完成对整个步进平移台控制和数据采集，增加采样率设置功能，改变采集模拟信号时采样率。通过LabVIEW中CIF节点调用功能，调用PCI板卡驱动软件MC.DLL文件中函数获取平移台

5、移动时的实际位置，消除误差，获取更精确延迟时间。分析测试数据，设置适当时间常数和采样率获得高质量信号品质，以提高测量速度；设计太赫兹时域光谱系统扫描成像控制程序，系统具有数据采集、图形显示等功能。关键词太赫兹时域光谱仪；结构优化；控制程序；测量速度；扫描成像-I-OptimizationofTerahertzTimeDomainSystemandControlProgramDesignAbstractTerahertzwaveisakindofelectromagneticwavewhichfrequencybetween0.1~10THzan

6、dwavelengthbetweeninfraredandmicrowavewiththetwoaspectscharacteristicsofoptoelectronicsandelectromagnetism,whichwidelyexistsinthenature.Terahertztime-domainspectroscopyisakindofphasecoherencetechniqueofelectromagneticradiation,whichcanalsogettheamplitudeandphaseinformationof

7、terahertzpulse.Therefore,Terahertztime-domainspectroscopyhastheveryhighresolutionoftimedomainandfrequencydomain,whichcanalsoachieveveryhighsignal-to-noiseratioandwidebandwidth,soitcanbewidelyusedinmanykindsofsamplecharacteristicspectrumdetection.Withthedevelopmentofterahertz

8、spectruminstrumentsathomeandabroadandcountryattachinggreatimportancetodevel