石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析

杨晓杰; 李向军; 刘建军

石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析

1.
中国计量学院信息工程学院,浙江杭州 310018;
2.
中国计量学院太赫兹技术与应用研究所,浙江杭州 310018

基金项目:

浙江省科学技术厅公益性技术应用研究计划(2013C31088)

详细信息

作者简介:
杨晓杰(1988-),女,硕士生,主要从事THz光学常数误差分析等方面的研究。Email:1308100014@cjlu.edu.cn

中图分类号: O433.1

Error analysis of quartz glass terahertz optical parameter measurement

1.
The College of Information Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China;
2.
Centre for THz Research,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China

摘要: 测量液体或气体样品的太赫兹光学参数时,常采用石英玻璃作为容器,因此在计算样品的折射率和吸收率时需要考虑石英玻璃太赫兹光学参数的影响。文中利用太赫兹时域谱技术测量了石英玻璃的太赫兹时域光谱,根据测量模型计算了太赫兹波段的折射率和吸收率,并利用误差传播理论分析了这些光学参数的误差。结果发现折射率误差在0.2~2.0 THz范围内基本保持不变,而吸收率误差则随频率增大而呈指数增大。这对于提高测量石英玻璃容器中的气体及液体样品太赫兹光学参数的准确性具有重要价值。
- 太赫兹时域谱 /
- 折射率 /
- 吸收率 /
- 误差分析
Abstract: When the THz optical parameters of gas or liquid samples in quartz glass container were measured in the most cases, the influence of THz optical parameters quartz glass should be considered. The time domain spectroscopy of quartz glass was measured, then it's the refractive index and absorption coefficient in THz band were calculated by the analytical formula. At last the error of its optical parameters was analyzed by the theory of error propagation. It is found that the error of the refractive index is almost invariable in 0.2-2.0 THz, and the error of the absorption coefficient is exponentially increasing with frequency increasing. The result is significant for improving the accuracy of THz optical parameters of gas or liquid samples in quartz glass container.
- terahertz time-domain spectroscopy /
- refractive index /
- absorption coefficient /
- error analysis

[1]	Smye S W, Chamberlain J M, Fitzgerald A J, et al. The interaction between terahertz radiation and biological tissue[J]. Physics in Medicine and Biology, 2001, 46(9): R101.
[2]
[3]
[4]	Gorenflo S, Tauer U, Hinkov I, et al. Dielectric properties of oil-water complexes using terahertz transmission spectroscopy[J]. Chemical Physics Letters, 2006, 421(4): 494-498.
[5]	Fischer B M, Walther M, Jepsen P U. Far-infrared vibrational modes of DNA components studied by terahertz time-domain spectroscopy[J]. Physics in Medicine and Biology, 2002, 47(21): 3807.
[6]
[7]
[8]	Zhang R, Cui Y, Sun W, et al. Polarization information for terahertz imaging[J]. Applied Optics, 2008, 47(34): 6422-6427.
[9]
[10]	Zhu Y M, Chen L, Peng Y, et al. Temperature dependence of nonequilibrium transport time of electrons in bulk GaAs investigated by time-domain terahertz spectroscopy[J]. Applied Physics Letters, 2011, 99(2): 022111.
[11]	Du S Q, Li H, Xie L, et al. Vibrational frequencies of anti-diabetic drug studied by terahertz time-domain spectroscopy[J]. Applied Physics Letters, 2012, 100(14): 143702.
[12]
[13]	Duvillaret L, Garet F, Coutaz J L. Highly precise determination of optical constants and sample thickness in terahertz time-domain spectroscopy[J]. Applied Optics, 1999, 38(2): 409-415.
[14]
[15]
[16]	Zang X F, Li Z, Shi C, et al. Rotatable illusion media for manipulating terahertz electromagnetic waves[J]. Optics Express, 2013, 21(21): 25565-25572.
[17]
[18]	Dorney T D, Baraniuk R G, Mittleman D M. Material parameter estimation with terahertz time-domain spectroscopy[J]. JOSA A, 2001, 18(7): 1562-1571.
[19]
[20]	Sun Wenfeng, Wang Xinke, Zhang Yan. Measurement of refractive index for high reflectance materials with terahertz time domain reflection spectroscopy[J]. Chinese Physics Letters, 2009, 26(11): 114210.
[21]
[22]	Naftaly M, Miles R E. Terahertz time-domain spectroscopy: A new tool for the study of glasses in the far infrared[J]. Journal of Non-crystalline Solids, 2005, 351(40): 3341-3346.
[23]
[24]	Withayachumnankul D W, Fischer B M, Lin H, et al. Uncertainty in terahertz time-domain spectroscopy measurement[J]. JOSA B, 2008, 25(6): 1059-1072.
[25]
[26]	Krger M, Funkner S, Brndermann E, et al. Uncertainty and ambiguity in terahertz parameter extraction and data analysis[J]. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 2011, 32(5): 699-715.
[27]
[28]	Li X, Hong Z, He J, et al. Precisely optical material parameter determination by time domain waveform rebuilding with THz time-domain spectroscopy[J]. Optics Communications, 2010, 283(23): 4701-4706.
[29]	Pupeza I, Wilk R, Koch M. Highly accurate optical material parameter determination with THz time-domain spectroscopy[J]. Optics Express, 2007, 15(7): 4335-4350.
[30]
[31]	Fornis-Marquina J M, Letosa J, Garcia-Gracia M, et al. Error propagation for the transformation of time domain into frequency domain[J]. Magnetics, IEEE Transactions on, 1997, 33(2): 1456-1459.

[1]	俞兵, 范纪红, 袁林光, 李燕, 郭磊, 王啸, 储隽伟, 秦艳, 孙宇楠, 张灯, 尤越, 金伟其. 4 K低温辐射计的吸收腔吸收率测试技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210984-1-20210984-8. doi: 10.3788/IRLA20210984
[2]	赵媛媛, 肖作江, 梁旭. 基于光谱干涉技术的玻璃厚度及折射率测量方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0213004-0213004. doi: 10.3788/IRLA202049.0213004
[3]	宋俊儒, 邢辉, 裴景洋, 杨天远, 穆生博. 低温镜头能量集中度测试及其误差分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 717007-0717007(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0717007
[4]	姜玉刚, 刘小利, 刘华松, 刘丹丹, 王利栓, 陈丹, 姜承慧, 季一勤. 离子束溅射宽带吸收薄膜设计与制备技术研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 221003-0221003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0221003
[5]	熊浩西, 易仕和, 丁浩林, 徐席旺, 欧阳天赐. 三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503005-0503005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
[6]	陈双远, 王飞翔, 许方宇, 郭杰, 肖建国, 贾钰超, 徐稚, 赵志军, 王远方舟. 基于辐射传输的M'波段大气透过率实测和误差分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203006-1203006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1203006
[7]	耿蒙, 李学彬, 秦武斌, 刘泽阳, 鲁先洋, 戴聪明, 苗锡奎, 翁宁泉. 典型地区大气气溶胶谱分布和复折射率特征研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 311001-0311001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0311001
[8]	常凌颖, 赵俊香, 郑爱国, 杜丹. 基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017004-1017004(8). doi: 10.3788/IRLA201772.1017004
[9]	叶思熔, 江万寿, 李金龙, 刘晓波. 某大视场机载摆扫红外扫描仪几何成像仿真与误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 420005-0420005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0420005
[10]	涂晓波, 陈爽, 苏铁, 母金河, 杨富荣. 光腔衰荡光谱技术用于OH浓度测量的误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 239002-0239002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0239002
[11]	季琲琲, 李照鑫, 周薇, 宋宾宾, 郭祥帅, 李德华. 不等光程法太赫兹波段材料光学参数的精确测量 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 417002-0417002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0417002
[12]	闫勇刚, 邓小玲, 马祥, 欧阳健飞. 人体皮肤彩色视频误差分析及一致性提高 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 222-226. doi: 10.3788/IRLA201645.S126005
[13]	张海燕, 管建安, 庄馥隆, 汪洋, 陈安森, 龚海梅. 红外焦平面低温形变测试方法及其误差分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 504001-0504001(3). doi: 10.3788/IRLA201645.0504001
[14]	王昊京, 王建立, 吴量, 杨轻云, 王鸣浩. 用空间解析几何法进行天文定位定向的误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2364-2374.
[15]	薛海建, 郭晓松, 周召发, 魏皖宁. 激光陀螺任意二位置寻北仪及误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1784-1789.
[16]	戚二辉, 罗霄, 李明, 郑立功, 张学军. 五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 639-646.
[17]	张刘, 支帅. 双目测量系统目标相对位置误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 116-122.
[18]	潘继环, 苏安, 蒙成举. 介质折射率对光子晶体量子阱滤波性能的调制 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 833-837.
[19]	姜玉刚, 王利栓, 刘华松, 刘丹丹, 姜承慧, 羊亚平, 季一勤. 热处理对SiO₂薄膜折射率和吸收特性的影响分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3334-3337.
[20]	王洋, 颜昌翔, 汪逸群, 高志良. 扫描镜非接触式检测系统的位置误差分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1804-1808.

点击查看大图

计量

文章访问数: 462
HTML全文浏览量: 53
PDF下载量: 332
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析

作者简介:
杨晓杰(1988-),女,硕士生,主要从事THz光学常数误差分析等方面的研究。Email:1308100014@cjlu.edu.cn

Error analysis of quartz glass terahertz optical parameter measurement

计量

石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析

1. 中国计量学院信息工程学院,浙江杭州 310018;

2. 中国计量学院太赫兹技术与应用研究所,浙江杭州 310018

作者简介:
杨晓杰(1988-),女,硕士生,主要从事THz光学常数误差分析等方面的研究。Email:1308100014@cjlu.edu.cn

English Abstract

Error analysis of quartz glass terahertz optical parameter measurement

1. The College of Information Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China;

2. Centre for THz Research,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China

全文HTML

目录

留言板

石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析

作者简介: 杨晓杰(1988-),女,硕士生,主要从事THz光学常数误差分析等方面的研究。Email:1308100014@cjlu.edu.cn

Error analysis of quartz glass terahertz optical parameter measurement

计量

出版历程

石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析

1. 中国计量学院 信息工程学院,浙江 杭州 310018; 2. 中国计量学院 太赫兹技术与应用研究所,浙江 杭州 310018

作者简介: 杨晓杰(1988-),女,硕士生,主要从事THz光学常数误差分析等方面的研究。Email:1308100014@cjlu.edu.cn

English Abstract

Error analysis of quartz glass terahertz optical parameter measurement

1. The College of Information Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China; 2. Centre for THz Research,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China

全文HTML

目录

作者简介:
杨晓杰(1988-),女,硕士生,主要从事THz光学常数误差分析等方面的研究。Email:1308100014@cjlu.edu.cn

1. 中国计量学院信息工程学院,浙江杭州 310018;

2. 中国计量学院太赫兹技术与应用研究所,浙江杭州 310018

作者简介:
杨晓杰(1988-),女,硕士生,主要从事THz光学常数误差分析等方面的研究。Email:1308100014@cjlu.edu.cn

1. The College of Information Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China;

2. Centre for THz Research,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China