一种长焦距太赫兹时域光谱紧缩场测量系统

技术领域

本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及一种长焦距太赫兹时域光谱紧缩场测量系统。

背景技术

太赫兹介于微波和红外之间，具有天然的波段优势，一直以来由于缺少高效的硬件设备，属于开发潜力巨大的新频段，也是各国竞争的战略资源频段，在雷达目标特性领域有极大的应用前景。在紧缩场测量方面，微波、毫米波波段具有成熟的系统建设方案，而太赫兹频段受限于器件水平的发展，一直未形成规范的测量系统。利用太赫兹时域光谱技术特有的大带宽、高信噪比、高时域分辨的特点应用于紧缩场测量具有独特的技术应用场景优势，而基于光纤耦合的太赫兹时域光谱技术具有光路简洁、易操作、偏振易调节、性能优异等优势，已应用于光谱测量等领域，在较大静区尺寸的紧缩场测量中尚未有应用，面临长焦距反射镜不易聚焦带来的静区调节等系统技术难题。通常因为场地布局等因素，需要长焦距的主反射面，相对应的要配备长焦距的扩束反射镜。而长焦距在现有光学器件中较难聚焦为一点，实际上会聚焦为有一定孔径的光斑，这会影响静区波束的扩束及收集。

因此，针对以上不足，需要提供一种长焦距太赫兹时域光谱紧缩场测量系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决长焦距反射镜不易聚焦带来的静区调节等系统性技术难题的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种长焦距太赫兹时域光谱紧缩场测量系统，包括产生路和探测路，产生路通过发射天线产生太赫兹波，并经由第一抛物面镜和第二抛物面镜、反射镜和第三抛物面镜组成紧缩场光路；探测路通过接收天线接收激光产生载流子，载流子接收太赫兹波产生电流，检测电流以检测太赫兹波，在第二抛物面镜和反射镜之间装有第一透镜以使光线聚为点，在第三抛物面镜和接收天线之间装有第二透镜以聚焦波束进入接收天线内。

作为对本发明的进一步说明，优选地，第一透镜和第二透镜均为凸透镜且采用TPX材料制成。

作为对本发明的进一步说明，优选地，第一透镜口径与第二抛物面镜口径一致，第二透镜的口径与第三抛物面镜口径一致。

作为对本发明的进一步说明，优选地，第一透镜焦点与第二抛物面镜焦点重合，第二透镜焦点与第三抛物面镜重合。

作为对本发明的进一步说明，优选地，第一透镜焦距小于第二抛物面镜聚焦的一半，第二透镜焦距小于第三抛物面镜聚焦的一半。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明通过在第二抛物面镜和反射镜之间以及在第三抛物面镜和接收天线之间布置透镜，解决了长焦距反射镜不易聚焦带来的静区调节等系统性技术难题，为此类测量系统的设置建立了规范性的参照。

附图说明

图1是本发明的紧缩场测量系统组成示意图。

图中：1、光纤耦合激光器；2、产生路功率衰减器；21、发射天线；22、第一抛物面镜；23、第二抛物面镜；24、第一透镜；3、探测路功率衰减器；31、光纤延迟线；32、接收天线；33、第三抛物面镜；34、第二透镜；4、偏置电压源；5、反射镜；6、主抛物面镜；7、目标区。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种长焦距太赫兹时域光谱紧缩场测量系统，如图1所示，包括产生路和探测路，产生路和探测路均使用一个光纤耦合激光器1，且两光路光程差为激光脉冲空间周期的整数倍。光纤耦合激光器1输出特定脉宽、波长的激光分别进入两路。

如图1所示，产生路通过产生路功率衰减器2衰减光线耦合激光器1的产生激光功率以匹配光电导发射天线21，激光达到发射天线21后产生太赫兹波，太赫兹波经由第一抛物面镜22、第二抛物面镜23、第一透镜24、反射镜5到主抛物面镜6处，经由目标区7反射回主抛物面镜6和反射镜5，经由反射镜5缩束到第三抛物面镜33组成紧缩场光路。

探测路通过探测路功率衰减器3衰减光线耦合激光器1的激光功率以匹配光电导接收天线32，接收天线32与探测路功率衰减器3之间连接有光纤延迟线31，光纤延迟线31用于扫描，而后激光到达接收天线32以产生载流子。第三抛物面33将太赫兹波通过第二透镜34传播到接收天线32处，载流子接收太赫兹波产生电流，检测电流以检测太赫兹波。其中，第一抛物面镜22收集发射天线21产生的太赫兹波，发射天线21在第一抛物面镜22的焦点上，第二抛物面镜23和第三抛物面镜33组成扩束光路，其焦距比即为扩束比。第一抛物面镜22反射出的太赫兹波经扩束光路后到达目标区7。

如图1所示，在第二抛物面镜23和反射镜5之间装有第一透镜24，第一透镜24为凸透镜且采用太赫兹宽频段透过率较高的材料，优选TPX材料制成，第一透镜24口径与第二抛物面镜23口径一致，第一透镜24焦点与第二抛物面镜23焦点重合，但仍需要根据实测数据精确调整透镜位置。第一透镜24焦距小于第二抛物面镜23聚焦的一半，以使光线聚为点。

如图1所示，在第三抛物面镜33和接收天线32之间装有第二透镜34以聚焦波束进入接收天线32内。第二透镜34为凸透镜且也优先采用TPX材料制成。第二透镜34的口径与第三抛物面镜33口径一致，第二透镜34焦点与第三抛物面镜33重合，第二透镜34焦距小于第三抛物面镜33聚焦的一半，以更好地控制波束的聚焦及发散。

综上所述，由于第三抛物面镜33焦距非常长，与之匹配扩束的第二抛物面镜23也是长焦，平行波束在第二抛物面镜23聚焦时由于焦距过长导致无法聚焦为一理想点，而是有一定孔径的波束。通过设置第一透镜24，在聚焦后的发散传输过程中，中间部分波束可以理想发散传输至第三抛物面镜33处，使静区波束分布均匀。同样由于第三抛物面镜33焦距过长导致聚焦效果较差，而接收天线32孔径较小，通过设置第二透镜34，将波束聚焦至天线孔径内，因此配合主抛物面镜6聚焦，增加第二透镜34可以更好地聚焦波束进入接收天线32，解决了长焦距反射镜不易聚焦带来的静区调节等系统技术难题，为此类测量系统的设置建立了规范性的参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。