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太赫兹谱探测可以实时探测物质的特征吸收谱,感知危险品的存在;太赫兹辐射非电离,对人体安全;使用软件分析光谱特征无需成像,避免由人工操作探测的图像信息,导致隐私泄露的问题。这使得对太赫兹谱探测的关键技术进行研究具有重要的意义。本文从应用光学的角度研究太赫兹时域谱探测技术,采用时域谱变换的方法使光谱探测可以提取样品折射率和吸收系数等光学参数特征。本文的研究内容主要有以下几个方面:1、研究了分子的太赫兹谱学特征。本文从分子运动简化模型分析了分子能级跃迁的光谱范围,并针对该光谱范围对太赫兹谱探测技术原理进行了研究。从应用光学的角度对手持式太赫兹光谱探测系统进行了研究。仿真并设计了一种紧凑的紧凑型太赫兹光学系统用于解决手持式太赫兹光谱探测技术的难点。2、分析了大气吸收对太赫兹谱探测的影响,本文提出了采用谱减法和均值平滑处理的方法抑制大气吸收的影响,并对大气吸收干扰的抑制算法进行了仿真和实验验证。首先研究了频域谱减法后对频谱做均值滤波的方法,以实现对大气吸收干扰的抑制,并针对水分子在中心位于0.752THz的JKa,Kc=211-202的太赫兹水气吸收线进行了抑制算法仿真验证。针对不同室内环境的温湿度条件,进行了多个相对湿度环境的大气吸收背景抑制实验,所得抑制率结果均超过了95%;并在超过40%相对湿度的环境下,对多种样品进行了太赫兹谱探测,并进行了大气干扰抑制算法处理前后的实验对比,所得抑制率结果均超过了90%。通过谱减法实现了大气吸收干扰的背景光谱抑制,在处理后的光谱中采用均值滤波进行光谱平滑处理,实现对大气剩余光谱的弱化。解决了大气吸收干扰抑制的关键技术难点。3、利用法布里-珀罗效应,对三种不同太赫兹谱探测方式的太赫兹波传输特性进行了分析,对反演样品的折射率和吸收系数等光学参数进行了研究,建立了太赫兹频谱衰减速率趋势、频谱的特征吸收线位置、折射率频谱分布和吸收系数频谱信息四个决策方法模型,用于解决实际应用中在包裹物覆盖屏蔽下的高可靠物质特征识别的关键技术难点。4、对三种可能的实际应用场景分类确定了常见的可能包裹物材料和检测样品并,分析了可用的实验替代物。并通过实验获取了透射模式和反射模式的样品太赫兹时域谱。通过分析透射时域谱,得到了各包裹物材料的太赫兹衰减屏蔽特性,并由分析了大气背景光谱特性,扩展了liu等人的工作,为太赫兹时域谱技术的商业级应用提供了大气光谱的参考。通过分析验证了透射频谱的特征与反射频谱特征的一致性。通过对五种液体进行反射时域谱探测分析,验证了本文关于极性液体的探测模型的可靠性,为极性液体的太赫兹时域谱探测提供了理论依据,并分析了液体样品的频谱吸收线分布特征,总结出设置1.3THz作为频谱吸收线分布的阈值,可以快速有效的区分危险品和安全液体的快速检测方法。最后针对三种典型应用场景,分别进行了第四章所提的物质识别模型的综合决策因子的分析,针对不同应用场景使用不同的综合决策,保证了物质识别的准确性。