飞秒时间分辨太赫兹光谱(Femtosecond Time-Resolved Terahert Spectroscopy, TR-TH)是一种结合飞秒激光泵浦与太赫兹探测的技术,用于研究材料在超快时间尺度(皮秒至飞秒级)下的动态过程(如载流子弛豫、相干声子振动、能量转移等)。
飞秒时间分辨太赫兹光谱仪优点:
1.宽带性:太赫兹波具有宽带性,是很好的宽带信息通信载体。相比于微波,太赫兹波能够实现的带宽和信道数更多,频率越高,可携带的信息越多,便于分析宽频带的物质信息。
2.互补性:太赫兹波的波长介于微波与红外波之间,具有非常强的互补特征。在应用方面,如微波和X射线等,太赫兹波能够提供不同的信息和视角。
3.瞬态性:太赫兹波的脉宽通常处于亚皮秒量级,可以实现亚皮秒、飞秒级别时间分辨的瞬态光谱研究,有利于研究材料的时间分辨率。通过取样测量技术,太赫兹波可以有效地防止背景噪音带来的干扰,提高测量精度。
4.高透射性:太赫兹波对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性,能够实现对不透明物体的透视成像。这使得太赫兹波成为X射线成像和超声波成像技术的有效互补,在安检或质检过程中的无损检测中有重要应用。
5.低能量性:太赫兹光子能量为4.1meV(毫电子伏特),只是X射线光子能量的百万分之一。与X射线相比,太赫兹电磁波的光子能量非常低,太赫兹辐射不会导致光致电离而破坏被检物质,因此非常适合用于人体或其他生物样品的活体检查。
6.吸水性:水对太赫兹辐射有较强的吸收性,因此通过分析组织中的水分含量可以确定肿瘤的位置。这一特性在医学诊断和生物成像中有潜在的应用价值。
7.相干性:太赫兹辐射可以通过由相干电流驱动的偶极子振荡或是由相干的激光脉冲通过非线性光学差频产生,具有很高的时间和空间相干性。这使得太赫兹相干测量技术能够直接测量电场的振幅和相位,从而方便地提取样品的折射率、吸收系数等光学参数。