不同厚度丁晴橡胶材料太赫兹光谱特性分析研究

徐 凤，蒋 毅，罗 辉

（四川职业技术学院机械工程系，四川 遂宁629000）

1 太赫兹波概述

太赫兹波的电磁波频率为0.1～10THz，处于微波和红外辐射之间，其波长为0.03～3mm，所以往往也被称为亚毫米波，如果其频率较高，则被称之为远红外线。目前为止，电子科学技术正朝着越来越现代化的方向发展，同时太赫兹长波段也开始应用在实践领域，所以填补了电磁波谱当中“太赫兹空白”。

2 太赫兹时域光谱技术工作原理

太赫兹时域光谱系统，主要包括时间延迟装置、THz波探测元件、THz波发射元件以及飞秒脉冲激光器。

飞秒激光脉冲由飞秒激光器产生，随后被一分为二，一部分为抽运光，能够对THz发射元件产生激发作用，产生THz电磁波，另一部分为探测光，经过时间延迟控制系统，与产生抽运光的THz脉冲汇合，共同通过THz探测元件，对被测样品进行检测。因为与探测光相比，THz波周期的脉宽更大，所以探测光脉冲需要与THz电场调制过后的接收元件进行对接。光程差存在于抽运光和探测光之间，延迟装置可以对其产生的光程差进行调整，从而可以取样测量不同时间段的THz脉冲，通过扫描这个时间延迟，得到其时间波形。

3 不同厚度的丁晴橡胶的太赫兹光谱特性分析

本文实验针对不同厚度的丁晴橡胶材料进行透射模式和反射模式的光谱特性分析。实验选取3mm、6mm、9mm丁晴橡胶材料各十个。为了保证测量结果的可靠性和重复性，同样是每个样本测10次，则每个厚度的样本得到100个数据，采用对100个数据的平均的方法取值。

透射模式下，不同厚度丁晴橡胶的光学参数提取及分析。首先在透射模式下，对三种厚度的丁晴橡胶材料进行太赫兹时域扫描，如图1为三种厚度的橡胶和在空气环境下采样的时域谱。检测条件为室温21℃，湿度35.7%。

图1 透射模式不同厚度的丁晴橡胶时域谱图

图2 透射模式不同厚度的丁晴橡胶功率谱

由图1可知，1为参考信号，是太赫兹波通过空气采样的时域信号，2为3mm的样块，3为6mm的样块，4为9mm的样块。通过时域信号可看出，从飞行时间角度而言，由于4的厚度较厚，因此4的飞行时间较2长，对于振幅而言，4的振幅也明显比2小，这在其经过傅里叶变化后的太赫兹频谱图中也可明显看出，如图2所示。把其经过傅立叶变换到频率信号，可判断具有吸收性，不过材料越厚吸收越严重，散射现象越强烈，因此可以知道3mm、6mm、9mm橡胶在大于0.6THz以后透射功率谱衰减均较严重，3mm橡胶衰减相对要小些。

4 结语

相对不同厚度的丁晴橡胶，在透射模式下的频域谱可以知道，透射模式下太赫兹的参考信号明显的变弱，是因为太赫兹波经过橡胶会出现明显的衰减，通过快速傅里叶变换到功率谱可以看到，在大于0.6THz频段，三种厚度的橡胶，功率谱密度均有较明显衰减。通过实验，可以对丁晴橡胶的检测分析波段的合理选择起到支持作用。