Kamers-Kronig关系在反射太赫兹时域光谱测量中的应用

蔡 禾，张 景，郑 岩，孙金海，张旭涛，李粮生，刘永强，殷红成

1. 北京环境特性研究所，北京 100854 2. 电磁散射重点实验室，北京 100854 3. 北京电子工程总体研究所，北京 100854

引 言

太赫兹辐射指的是频率在0.1～10 THz(波长在3 mm～30 μm)之间的电磁波，其波段处于微波和红外之间，其能量介于电子和光子之间，属于远红外电磁辐射范畴。太赫兹技术在物质鉴定、生物医药检测、无损检测、材料研究以及航空航天领域都有独特的应用优势。太赫兹技术的发展很大程度离不开太赫兹时域光谱技术，太赫兹时域光谱技术是一种相干探测技术，已经成为了太赫兹领域研究必不可少的测量手段，通过太赫兹宽带脉冲对样品的透射、反射波形的提取，可获得被测物质的光学参数。

已往绝大多数研究人员普遍采用透射测量方法，而透射测量具有一定局限性，只有弱吸收、低反射的材料(n≫k)更适合透射测量方案[1]，大多情况下，往往面临待测材料样品无法被太赫兹波穿透或者材料反射了绝大部分入射能量，透射能量很弱，这样的材料就更适合通过反射测量来获取其介电参数。太赫兹波段，反射测量一直无法普及，最重要的原因是太赫兹波长较短，准确提取相位信息存在一定的困难。要测准获得反射相位信息，需要测量材料反射率时放置样品板的前表面与放置参考板前表面严格一致，但对于只有0.3 mm(1 THz)的波长而言，定位精度至少达到0.003 mm才能保证相位精度3.6°，这是人工放置样品无法达到的精度。因此，尽管反射式测量具有更广范的适用性和更高应用价值，上述问题限制了反射测量的普及。……