不同厚度丁晴橡膠材料太赫茲光譜特性分析研究

徐 鳳，蔣 毅，羅 輝

（四川職業技術學院機械工程系，四川 遂寧629000）

1 太赫茲波概述

太赫茲波的電磁波頻率為0.1～10THz，處于微波和紅外輻射之間，其波長為0.03～3mm，所以往往也被稱為亞毫米波，如果其頻率較高，則被稱之為遠紅外線。目前為止，電子科學技術正朝著越來越現代化的方向發展，同時太赫茲長波段也開始應用在實踐領域，所以填補了電磁波譜當中“太赫茲空白”。

2 太赫茲時域光譜技術工作原理

太赫茲時域光譜系統，主要包括時間延遲裝置、THz波探測元件、THz波發射元件以及飛秒脈沖激光器。

飛秒激光脈沖由飛秒激光器產生，隨后被一分為二，一部分為抽運光，能夠對THz發射元件產生激發作用，產生THz電磁波，另一部分為探測光，經過時間延遲控制系統，與產生抽運光的THz脈沖匯合，共同通過THz探測元件，對被測樣品進行檢測。因為與探測光相比，THz波周期的脈寬更大，所以探測光脈沖需要與THz電場調制過后的接收元件進行對接。光程差存在于抽運光和探測光之間，延遲裝置可以對其產生的光程差進行調整，從而可以取樣測量不同時間段的THz脈沖，通過掃描這個時間延遲，得到其時間波形。

3 不同厚度的丁晴橡膠的太赫茲光譜特性分析

本文實驗針對不同厚度的丁晴橡膠材料進行透射模式和反射模式的光譜特性分析。實驗選取3mm、6mm、9mm丁晴橡膠材料各十個。為了保證測量結果的可靠性和重復性，同樣是每個樣本測10次，則每個厚度的樣本得到100個數據，采用對100個數據的平均的方法取值。

透射模式下，不同厚度丁晴橡膠的光學參數提取及分析。首先在透射模式下，對三種厚度的丁晴橡膠材料進行太赫茲時域掃描，如圖1為三種厚度的橡膠和在空氣環境下采樣的時域譜。檢測條件為室溫21℃，濕度35.7%。

圖1 透射模式不同厚度的丁晴橡膠時域譜圖

圖2 透射模式不同厚度的丁晴橡膠功率譜

由圖1可知，1為參考信號，是太赫茲波通過空氣采樣的時域信號，2為3mm的樣塊，3為6mm的樣塊，4為9mm的樣塊。通過時域信號可看出，從飛行時間角度而言，由于4的厚度較厚，因此4的飛行時間較2長，對于振幅而言，4的振幅也明顯比2小，這在其經過傅里葉變化后的太赫茲頻譜圖中也可明顯看出，如圖2所示。把其經過傅立葉變換到頻率信號，可判斷具有吸收性，不過材料越厚吸收越嚴重，散射現象越強烈，因此可以知道3mm、6mm、9mm橡膠在大于0.6THz以后透射功率譜衰減均較嚴重，3mm橡膠衰減相對要小些。

4 結語

相對不同厚度的丁晴橡膠，在透射模式下的頻域譜可以知道，透射模式下太赫茲的參考信號明顯的變弱，是因為太赫茲波經過橡膠會出現明顯的衰減，通過快速傅里葉變換到功率譜可以看到，在大于0.6THz頻段，三種厚度的橡膠，功率譜密度均有較明顯衰減。通過實驗，可以對丁晴橡膠的檢測分析波段的合理選擇起到支持作用。