(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211014732.7 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 (72)发明人 赵自然　王迎新　陈猛　 (74)专利代理 机构 北京安信方达知识产权代理 有限公司 1 1262 专利代理师 胡艳华　栗若木 (51)Int.Cl. G01J 3/42(2006.01) G01J 3/433(2006.01) G01N 21/3581(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 太赫兹光谱探测方法及系统 (57)摘要 本文公开太赫兹光谱探测方法及系统。 太赫 兹光谱探测方法包括： 利用太赫兹波调控装置对 入射的太赫兹波信号进行调制生成多个太赫兹 波调制信号； 其中， 任意两个太赫兹波调制信号 的光谱完全不同或部分相同； 通过太赫兹波探测 器探测所述多个太赫兹波调制信号的强度； 将所 述多个太赫兹波调制信号的光谱数据和探测到 的强度数据输入光谱重构模型进行光谱重构计 算， 得到重构的入射太赫兹波的光谱。 本文的太 赫兹光谱探测方法探测速度快， 探测系统结构简 单、 体积小。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 115165104 A 2022.10.11 CN 115165104 A 1.一种太赫兹光谱探测方法， 包括： 利用太赫兹波调控装置对入射的太赫兹波信号进行调制生成多个太赫兹波调制信号； 其中， 任意两个 太赫兹波调制信号的光谱完全不同或部分相同； 通过太赫兹波探测器探测所述多个 太赫兹波调制信号的强度； 将所述多个太赫兹波调制信号的光谱数据和探测到的强度数据输入光谱重构模型进 行光谱重构计算， 得到 重构的入射太赫兹波的光谱。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 所述光谱重构模型 是基于机器学习方法构建的， 所述 光谱重构模型为 I＝H*S； I是太赫兹波信号的强度， H是光谱传输函数， S是太赫兹波信号的光谱； 其中， I、 H、 S均 与波长有关。 3.如权利要求2所述的方法， 其特 征在于： 所述光谱传输函数 是通过对已知光谱的太赫兹波信号的响应进行机器学习得到的。 4.如权利要求3所述的方法， 其特 征在于： 所述通过对已知光谱的太赫兹波信号的响应进行机器学习得到光谱传输函数， 包括： 多次获取训练用太赫兹波信号， 每一次获取到训练用太赫兹波信号后， 利用太赫兹波 调控装置对入射的训练用太赫兹波信号进行调制生成多个训练用太赫兹波调制信号； 其 中， 任意两个训练用太赫兹波调制信号的光谱完全不同或部分相同， 任意两次获取 的训练 用太赫兹波信号的光谱完全不同或部分相同； 通过太赫兹波探测器探测所述多个训练用太 赫兹波调制信号的强度； 以所有入射的训练用太赫兹波信号的光谱数据， 以及太赫兹波探测器探测的所有训练 用太赫兹波调制信号的强度数据作为训练集， 执 行机器学习过程得到光谱传输函数。 5.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 所述光谱重构模型 是基于深度学习方法构建的， 所述 光谱重构模型包括神经网络； 所述光谱重构模型的神经网络参数通过以下 方式得到： 多次获取训练用太赫兹波信号， 每一次获取到训练用太赫兹波信号后， 利用太赫兹波 调控装置对入射的训练用太赫兹波信号进行调制生成多个训练用太赫兹波调制信号； 其 中， 任意两个训练用太赫兹波调制信号的光谱完全不同或部分相同， 任意两次获取 的训练 用太赫兹波信号的光谱完全不同或部分相同； 通过太赫兹波探测器探测所述多个训练用太 赫兹波调制信号的强度； 以所有入射的训练用太赫兹波信号的光谱数据， 以及太赫兹波探测器探测的所有训练 用太赫兹波调制 信号的强度数据作为训练集， 执行深度学习过程得到光谱重构模型的神经 网络参数。 6.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 所述太赫兹波调控装置在空域的不同位置或时域的不同时段具有不同的光谱传输函 数。 7.如权利要求6所述的方法， 其特 征在于： 所述太赫兹波调控 装置包括阵列式或单点式； 所述阵列式太赫兹波调控装置包括多组人工微结构阵列， 所述多组人工微结构阵列在 空间上分区域 排布， 任意两组人工微结构阵列具有不同的光谱传输函数；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115165104 A 2所述单点式太赫兹波调控装置能够通过外加调控手段改变透射或反射光谱； 其中， 所 述外加调控手段包括： 电场、 光场或热。 8.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 通过太赫兹波探测器探测所述多个 太赫兹波调制信号的强度之前， 所述方法还 包括： 通过太赫兹波 耦合装置将太赫兹波调制信号汇聚至太赫兹波探测器上。 9.如权利要求7 所述的方法， 其特 征在于： 当所述太赫兹波调控装置为阵列式时， 所述太赫兹波探测器也为阵列式； 所述阵列式 太赫兹波探测器包括多个太赫兹波探测单元， 所述多个太赫兹波探测单元在空间上分区域 排布； 所述阵列式太赫兹波调控装置的人工微结构阵列与阵列式太赫兹波探测器的太赫兹 波探测单元一一对应设置， 所述阵列式太赫兹波调控装置的多组人工微结构阵列同时发送 太赫兹波调制 信号， 所述阵列式太赫兹波探测器的多个太赫兹波探测单元同时接收太赫兹 波调制信号。 10.如权利要求7 所述的方法， 其特 征在于： 当所述太赫兹波调控 装置为单点式时， 所述太赫兹波探测器也 为单点式； 所述单点式太赫兹波调控装置依次发送多个太赫兹波调制信号， 所述单点式太赫兹波 探测器依次接收多个 太赫兹波调制信号。 11.一种太赫兹光谱探测系统， 包括： 太赫兹波调控装置， 配置为对入射的太赫兹波信号进行调制生成多个太赫兹波调制信 号； 其中， 任意两个 太赫兹波调制信号的光谱完全不同或部分相同； 太赫兹波探测器， 配置为探测所述多个 太赫兹波调制信号的强度； 计算模块， 配置为将所述多个太赫兹波调制信号的光谱数据和探测到的强度 数据输入 光谱重构模型进行光谱重构计算， 得到 重构的入射太赫兹波的光谱。 12.如权利要求1 1所述的系统， 其特 征在于： 所述太赫兹波调控装置在空域的不同位置或时域的不同时段具有不同的光谱传输函 数。 13.如权利要求1 1所述的系统， 其特 征在于： 所述太赫兹波调控 装置包括阵列式或单点式； 所述阵列式太赫兹波调控装置包括多组人工微结构阵列， 所述多组人工微结构阵列在 空间上分区域 排布， 任意两组人工微结构阵列具有不同的光谱传输函数； 所述单点式太赫兹波调控装置能够通过外加调控手段改变透射或反射光谱； 其中， 所 述外加调控手段包括： 电场、 光场或热。 14.如权利要求13所述的系统， 其特 征在于： 当所述太赫兹波调控装置为阵列式时， 所述太赫兹波探测器也为阵列式； 所述阵列式 太赫兹波探测器包括多个太赫兹波探测单元， 所述多个太赫兹波探测单元在空间上分区域 排布； 所述阵列式太赫兹波调控装置的人工微结构阵列与阵列式太赫兹波探测器的太赫兹 波探测单元一一对应设置， 所述阵列式太赫兹波调控装置的多组人工微结构阵列同时发送 太赫兹波调制 信号， 所述阵列式太赫兹波探测器的多个太赫兹波探测单元同时接收太赫兹权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115165104 A 3