CN116908135A - 一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置及检测成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置及检测成像方法，包括飞秒激光器、一号分束器、二号分束器、时间延迟线、光电导发射天线、准直透镜、轴棱锥、光阑、接收天线镜筒、光电导接收天线、反射镜、角度调整架、三维位移台、控制器、锁相放大器、偏置电压。本发明只需检测一次宽带太赫兹贝塞尔光束的光路即可同时得到宽带太赫兹贝塞尔光束的相位信息和不同频率的强度信息；得到光路数据集后，可在检测范围内对任意截面成像分析，得到光束传输过程成像和任意截面光斑分布。

Description

一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置及检测成像方法

技术领域

本发明属于太赫兹成像领域，涉及一种宽带太赫兹贝塞尔光束的传输成像领域，更具体地，涉及一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置及检测成像方法。

背景技术

太赫兹波(Terahertz，THz)是指位于红外与微波波段之间、频率介于0.1～10THz范围内、对应波长0.03～3mm的电磁波。由于具有高穿透性、低能性、惧水性等多种重要特性，对无损检测、生物医学、安检等领域具有广阔的应用前景。THz成像技术作为THz技术中最为重要的一种应用，其是利用THz光束照射被测物，通过物品的透射或反射获得样品的信息，进而成像。现有的太赫兹成像技术中，大多采用太赫兹高斯光束进行成像，成像时通常先聚焦高斯光束后再入射到样品上，而高斯光束在传播过程中会出现先聚焦后扩散的现象，仅在焦平面处成像最清晰，因此成像***的景深受到极大限制。贝塞尔光束作为典型的无衍射光束，具有中心光强高、传输距离远、焦深长等特定，因此是解决太赫兹成像***焦深问题的最佳方式。而准确获得产生的THz贝塞尔光束的光斑分布及整个光路信息，不仅是对光束质量分析的需要，也是对成像结果进行图像处理等进一步分析的前提。

目前，针对THz贝塞尔光束检测主要有采用热释电探测器和太赫兹相机等方式。热释电探测器多应用于连续THz***，这是由于热释电探测器通常不具备宽频带响应，且其灵敏度较低，需要被检测光束具有较高的能量，如文献《Diffractive Elements for Zero-Order Bessel Beam Generation With Application in the Terahertz ReflectionImaging》，而宽带THz贝塞尔光束通常由太赫兹时域光谱(THz-TDS)***产生，其具有较宽的频带且能量较低，显然热释电探测器无法应用。而目前宽波段的THz相机不仅价格昂贵，且其只是整体强度测量，如文献《Terahertz beam spot size measurements by a CCDcamera》，无法得到太赫兹光路的相位信息和不同频率的强度信息。而THz-TDS***不仅可采用全部频率成像，即时域成像，其还可应用不同频率成像，显然不同频率的光斑强度信息是需要获得的。

有鉴于此，本发明提供了一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置及成像方法，一次测量即可同时得到宽谱THz贝塞尔光束光路的相位信息和单一频率强度；得到光路数据集后，可在检测范围内对任意截面成像分析，获得光束传输过程成像和任意截面光斑分布。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置及成像方法，其目的在于提供一种能够同时得到宽谱太赫兹贝塞尔光束的相位信息和单一频率强度的传输检测装置及成像方法。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置，包括飞秒激光器、一号分束器、二号分束器、时间延迟线、光电导发射天线、准直透镜、轴棱锥、光阑、接收天线镜筒、光电导接收天线、反射镜、角度调整架、三维位移台、控制器、锁相放大器、偏置电压；

飞秒激光器用于发射飞秒激光脉冲；一号分束器、光电导发射天线、准直透镜、轴棱锥、光阑、接收天线镜筒、光电导接收天线、三维位移台延飞秒激光脉冲透射方向依次放置，且一号分束器、光电导发射天线、准直透镜、轴棱锥均位于透射脉冲的中心轴线上；飞秒激光器发射的飞秒激光脉冲经由一号分束器分为泵浦光和探测光；泵浦光入射到光电导发射天线上，同时在外加偏置电压的作用下产生太赫兹高斯光束，经过准直透镜对发散太赫兹高斯光束进行准直，轴棱锥将准直后的太赫兹高斯光束变为太赫兹贝塞尔光束；二号分束器位于一号分束器的反射方向，时间延迟线位于二号分束器的反射方向，时间延迟线用于调整泵浦光和探测光之间的时间差；反射镜用于改变探测光光路，使其入射到光电导接收天线上；光阑、光电导接收天线和接收天线镜筒组成太赫兹光束接收模块，并位于同一个与飞秒激光脉冲透射方向平行的轴线上，接收天线镜筒将光电导接收天线和光阑固定在一起，并安装在角度调整架上；角度调整架安装在三维位移台上，用于调整接收天线镜筒的偏转角度；光电导接收天线在探测光和太赫兹贝塞尔光束的同时作用下产生正比于太赫兹光束强度的瞬变电流；光电导接收天线的瞬变电流作为信号与偏置电压作为参考，经过锁相放大器放大和去噪处理；控制器分别与三维位移台和锁相放大器相连，控制三维位移台沿不同方向移动，控制器同时从锁相放大器读取电压信号值，并记录对应的检测位置信息。

优选地，所述飞秒激光器发射中心波长为1550nm，重复频率80MHz，脉宽100fs，输出功率20mW的飞秒激光脉冲。

进一步地，所述准直透镜直径大于发散太赫兹高斯光束直径；所述轴棱锥直径大于准直太赫兹高斯光束直径。

优选地，所述准直透镜为平凸透镜、双凸透镜或离轴抛物面镜中的任意一种。

优选地，所述轴棱锥为圆锥透镜、超透镜、衍射透镜中的任意一种。

优选地，所述角度调整架为三维光学调整架。

优选地，所述三维位移台包括三个步进电机，分别用于驱动样品台沿x，y，z三个方向移动。

按照本发明的另一方面，提供一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置的检测成像方法，包括以下步骤：

S1.放置轴棱锥，将需要测量改变THz光束的轴棱锥放置于宽谱THz贝塞尔光束的光路成像***中的轴棱锥位置，并保证其位于飞秒透射脉冲的中心轴线上；

S2.确定光阑通光孔径；

S3.确定光路的中心并微调太赫兹光束接收模块的角度偏差；

S4.确定检测参数及光路检测；

S5.获得频域数据集，从起始截面位置开始，对THz时域信号四维数据集逐一截面做FFT处理，获得当前截面THz光斑的x坐标、y坐标及各坐标位置的频域信号的三维频域数据集，将所有三维频域数据集对应截面的z位置合并成为THz光路的x坐标、y坐标、z坐标及各坐标位置的频域信号的THz频域信号四维数据集；

S6.获得THz光路图像，根据所需图像类型，利用特定频率振幅成像或相位成像对包含频域信号的四维数据集进行计算获得THz光路图像。

进一步地，所述步骤S2具体包括：

S21.调整三维位移台驱动太赫兹光束接收模块至理论焦点位置，将光阑通光孔径设置为初始最大通光孔径，采集当前通光孔径的THz-TDS***时域信号；

S22.对步骤S21采集到的时域信号进行FFT处理获得其频域信号，判断当前直径的通光孔径得到的频域信号是否满足最小信噪比要求；

S23.减小光阑的通光孔径，重复步骤S21和步骤S22，直至得到满足最小信噪比要求且光阑通光孔径最小。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

S31.调整三维位移台驱动太赫兹光束接收模块至理论焦平面位置，检测当前截面的三维时域数据集，根据当前截面的三维数据集通过时域能量积分成像获得当前截面的光斑成像图，计算获得焦平面位置的光路中心(x1,y1)；

S32.调整三维位移台驱动太赫兹光束接收模块至与理论焦平面位置距离为±Δd的两处截面位置，检测当前截面的三维时域数据集，根据当前截面的三维数据集通过时域能量积分成像获得当前截面的光斑成像图，分别计算获得与理论焦平面位置距离为±Δd的截面位置的光路中心(x2,y2)和(x3,y3)；

S33.根据三处截面位置的光路中心值，计算角度偏差σ＝|x1-x2|+|y1-y2|+|x1-x3|+|y1-y3|，若偏差值大于0.1，则调整角度调整架偏转角度，重复步骤S31至步骤S33，直至偏差值满足要求。

进一步地，所述步骤S4具体包括：

S41.确定z方向的检测起始位置、检测范围及检测步距，起始点根据所检测光束类型而定，但不可令光阑与透镜相撞；

S42.确定x方向和y方向的检测范围及检测步距，检测范围应不小于光路中最大光斑尺寸；

S43.采用上述检测参数对光路截面进行检测，光路检测时，三维位移台沿x方向和y方向蛇形移动，对光路一个截面进行检测；当前光路截面位置的检测完成后，三维位移台沿z方向移动一个步距，重复当前光路截面检测过程；逐一对所有光路截面位置检测后，最终获得一个THz光路的x坐标、y坐标、z坐标及各坐标位置的时域信号的THz时域信号四维数据集。

本发明具有以下有益效果：

(1)只需检测一次宽带太赫兹贝塞尔光束的光路即可同时得到宽带太赫兹贝塞尔光束的相位信息和不同频率的强度信息；

(2)得到光路数据集后，可在检测范围内对任意截面成像分析，得到光束传输过程成像和任意截面光斑分布；

(3)在对光束传输检测时，只需在传统THz-TDS***中加入光阑、角度调整架和三维位移台，避免另外购买太赫兹相机的高昂成本；

(4)该光束传输检测装置能够很容易的推广到其他类型光束的光路检测，只需将***中的轴棱锥替换为其他透镜即可。

附图说明

图1为实施例1所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置示意图；

图2为在距轴棱锥60mm位置处不同光阑直径得到的接收频域信号；

图3为宽谱THz光路检测示意图；

图4为检测得到的不同频率的THz贝塞尔光束光路图；

图5为距轴棱锥60mm位置截面处不同频率的光斑图；

图6为实施例2所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测及成像流程图；

图中：

1-飞秒激光器；2-一号分束器；3-二号分束器；4-时间延迟线；5-光电导发射天线；6-准直透镜；7-轴棱锥；8-光阑；9-接收天线镜筒；10-光电导接收天线；11-反射镜；12-角度调整架；13-三维位移台；14-控制器；15-锁相放大器；16-偏置电压。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

在本实施例中采用圆锥透镜作为轴棱锥7产生THz零阶贝塞尔光束并对其检测及光路成像。

如图1所示，一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置，包括：飞秒激光器1、一号分束器2、二号分束器3、时间延迟线4、光电导发射天线5、准直透镜6、轴棱锥7、光阑8、接收天线镜筒9、光电导接收天线10、反射镜11、角度调整架12、三维位移台13、控制器14、锁相放大器15、偏置电压16。

飞秒激光器1用于发射中心波长为1550nm，重复频率80MHz，脉宽100fs，输出功率20mW的飞秒激光脉冲。一号分束器2、光电导发射天线5、准直透镜6、轴棱锥7、光阑8、接收天线镜筒9、光电导接收天线10、三维位移台13延飞秒激光脉冲透射方向依次放置；一号分束器2、光电导发射天线5、准直透镜6、轴棱锥7均位于透射脉冲的中心轴线上；飞秒激光器1发射的飞秒激光脉冲经由一号分束器2分为泵浦光和探测光；泵浦光入射到光电导发射天线5上，同时在外加偏置电压16的作用下产生太赫兹高斯光束；准直透镜6用于对发散太赫兹高斯光束进行准直；轴棱锥7用于将准直后的太赫兹高斯光束变为太赫兹贝塞尔光束；二号分束器3位于一号分束器的反射方向；时间延迟线4位于二号分束器3的反射方向；时间延迟线4用于调整泵浦光和探测光之间的时间差；反射镜11用于改变探测光光路，使其入射到光电导接收天线10上；光阑8、光电导接收天线10和接收天线镜筒9组成太赫兹光束接收模块，并位于同一个与飞秒激光脉冲透射方向平行的轴线上；光阑8用于增加光电导接收天线10的分辨率；接收天线镜筒9用于将光电导接收天线10和光阑8固定在一起，并安装在角度调整架12上；角度调整架12用于调整接收天线镜筒9的偏转角度，并安装在三维位移台13上；光电导接收天线10在探测光和太赫兹贝塞尔光束的同时作用下产生正比于太赫兹光束强度的瞬变电流；光电导接收天线10的瞬变电流作为信号与偏置电压16作为参考，经过锁相放大器15放大和去噪处理；控制器14分别与三维位移台13和锁相放大器15相连，用于控制三维位移台13沿不同方向移动，以实现光路的完整采集，同时控制器14还从锁相放大器15读取电压信号值，并记录对应的检测位置信息，从而得到完整检测光路数据。

在本实施例中，准直透镜6采用焦距为76.2mm，直径为50mm的平凸透镜，为高密度聚乙烯(HDPE)材料，其在太赫兹波段吸收几乎为零，准直后THz高斯光束的光斑直径约为31mm。

在本实施例中，准直透镜直径应大于发散太赫兹高斯光束直径，以保证太赫兹高斯光束的完全准直；

准直透镜可为平凸透镜、双凸透镜或者离轴抛物面镜。

优选地，轴棱锥直径应大于准直太赫兹高斯光束直径，以保证太赫兹高斯光束完全转变为太赫兹贝塞尔光束。

进一步地，轴棱锥可为圆锥透镜、超透镜、衍射透镜，本实施例中采用圆锥透镜作为轴棱锥7产生THz零阶贝塞尔光束。

优选地，角度调整架为三维光学调整架。

优选地，三维位移台包括三个步进电机，分别用于驱动样品台沿三个方向移动。三维位移台x方向为与光路垂直截面的水平方向、y方向为与光路垂直截面的竖直方向、z方向为光路方向；x方向、y方向与z方向构成右手坐标系。

进一步，为了详细说明本实施例的具体检测过程，对整个检测过程进行详细描述，如图6所示为本实施例的检测及成像方法流程。

(1)将圆锥透镜放置于太赫兹时域光谱***的光路成像***中的轴棱锥7位置，并保证其位于飞秒透射脉冲的中心轴线上，该圆锥透镜材质为HDPE，尺寸为底角10度、底面直径50mm；

(2)确定光阑通光孔径：

2.1)三维位移台13驱动太赫兹光束接收模块至理论焦点位置，将光阑8通光孔径设置为初始最大通光孔径，大小为10mm，采集当前通光孔径的THz-TDS***时域信号；

2.2)对(2.1)采集到的时域信号进行FFT处理获得其频域信号，判断当前直径的通光孔径得到的频域信号是否满足最小信噪比要求；

2.3)减小光阑8的通光孔径，重复2.1)和2.2)的过程，直至得到满足最小信噪比要求且光阑8通光孔径最小，根据如图2所示的频谱图，根据最小信噪比要求为1THz处的频域信号信噪比大于等于-20db，所以确定光阑8的通光孔径为3mm；

(3)确定光路的中心并微调太赫兹光束接收模块的角度偏差：

3.1)首先，调整三维位移台13驱动太赫兹光束接收模块至理论焦平面位置，检测当前截面的三维时域数据集，根据当前截面的三维数据集通过时域能量积分成像获得当前截面的光斑成像图，计算获得焦平面位置的光路中心(x1,y1)；

3.2)其次，调整三维位移台13驱动太赫兹光束接收模块至与理论焦平面位置距离为±20mm的两处截面位置，检测当前截面的三维时域数据集，根据当前截面的三维数据集通过时域能量积分成像获得当前截面的光斑成像图，分别计算获得与理论焦平面位置距离为±20mm的截面位置的光路中心(x2,y2)和(x3,y3)；

3.3)根据三处截面位置的光路中心值，计算角度偏差σ＝|x1-x2|+|y1-y2|+|x1-x3|+|y1-y3|，若偏差值大于0.1，则调整角度调整架12偏转角度，重复3.1)、3.2)、3.3)的过程，直至偏差值满足要求。

(4)确定检测参数及光路检测：

4.1)确定z方向的检测起始位置、检测范围及检测步距，根据THz贝塞尔光束的特性，起始位置为光阑8距轴棱锥顶角3mm位置以保证不发生碰撞，z方向检测范围为距轴棱锥7顶角3-163mm范围内，z方向检测步距为1mm；

4.2)确定x方向和y方向的检测范围及检测步距，检测范围应不小于光路中最大光斑尺寸，检测范围为以光路为中心的35mm长度，检测步距为0.5mm；

4.3)采用上述检测参数对光路截面进行检测。光路检测时，三维位移台13沿x方向和y方向蛇形移动，对光路一个截面进行检测；当前光路截面位置的检测完成后，三维位移台13沿z方向移动一个步距，重复当前光路截面检测过程，如图3所示。逐一对所有光路截面位置检测后，获得一个THz光路的x坐标、y坐标、z坐标及各坐标位置的时域信号的THz时域信号四维数据集。

(5)获得频域数据集，从起始截面位置开始，对THz时域信号四维数据集逐一截面做FFT处理，获得当前截面THz光斑的x坐标、y坐标及各坐标位置的频域信号的三维频域数据集，将所有三维频域数据集对应截面的z位置合并成为THz光路的x坐标、y坐标、z坐标及各坐标位置的频域信号的THz频域信号四维数据集；

(6)获得THz光路图像，根据所需图像类型，利用特定频率振幅成像或相位成像对包含频域信号的四维数据集进行计算获得THz光路图像，我们根据特定频率振幅成像获得THz中心光路的XZ截面图像(如图4所示)和60mm位置处的THz光斑图像(如图5所示)。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置，其特征在于，包括飞秒激光器、一号分束器、二号分束器、时间延迟线、光电导发射天线、准直透镜、轴棱锥、光阑、接收天线镜筒、光电导接收天线、反射镜、角度调整架、三维位移台、控制器、锁相放大器、偏置电压；

飞秒激光器用于发射飞秒激光脉冲；一号分束器、光电导发射天线、准直透镜、轴棱锥、光阑、接收天线镜筒、光电导接收天线、三维位移台延飞秒激光脉冲透射方向依次放置，且一号分束器、光电导发射天线、准直透镜、轴棱锥均位于透射脉冲的中心轴线上；飞秒激光器发射的飞秒激光脉冲经由一号分束器分为泵浦光和探测光；泵浦光入射到光电导发射天线上，同时在外加偏置电压的作用下产生太赫兹高斯光束，经过准直透镜对发散太赫兹高斯光束进行准直，轴棱锥将准直后的太赫兹高斯光束变为太赫兹贝塞尔光束；二号分束器位于一号分束器的反射方向，时间延迟线位于二号分束器的反射方向，时间延迟线用于调整泵浦光和探测光之间的时间差；反射镜用于改变探测光光路，使其入射到光电导接收天线上；光阑、光电导接收天线和接收天线镜筒组成太赫兹光束接收模块，并位于同一个与飞秒激光脉冲透射方向平行的轴线上，接收天线镜筒将光电导接收天线和光阑固定在一起，并安装在角度调整架上；角度调整架安装在三维位移台上，用于调整接收天线镜筒的偏转角度；光电导接收天线在探测光和太赫兹贝塞尔光束的同时作用下产生正比于太赫兹光束强度的瞬变电流；光电导接收天线的瞬变电流作为信号与偏置电压作为参考，经过锁相放大器放大和去噪处理；控制器分别与三维位移台和锁相放大器相连，控制三维位移台沿不同方向移动，控制器同时从锁相放大器读取电压信号值，并记录对应的检测位置信息。

2.如权利要求1所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置，其特征在于，所述飞秒激光器发射中心波长为1550nm，重复频率80MHz，脉宽100fs，输出功率20mW的飞秒激光脉冲。

3.如权利要求1所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置，其特征在于，所述准直透镜直径大于发散太赫兹高斯光束直径；所述轴棱锥直径大于准直太赫兹高斯光束直径。

4.如权利要求1所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置，其特征在于，所述准直透镜为平凸透镜、双凸透镜或离轴抛物面镜中的任意一种；所述轴棱锥为圆锥透镜、超透镜、衍射透镜中的任意一种。

5.如权利要求1所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置，其特征在于，所述角度调整架为三维光学调整架。

6.如权利要求1所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置，其特征在于，所述三维位移台包括三个步进电机，分别用于驱动样品台沿x,y,z三个方向移动。

7.如权利要求1所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置的检测成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.放置轴棱锥，将需要测量改变THz光束的轴棱锥放置于宽谱THz贝塞尔光束的光路成像***中的轴棱锥位置，并保证其位于飞秒透射脉冲的中心轴线上；

S2.确定光阑通光孔径；

S3.确定光路的中心并微调太赫兹光束接收模块的角度偏差；

S4.确定检测参数及光路检测；

S5.获得频域数据集，从起始截面位置开始，对THz时域信号四维数据集逐一截面做FFT处理，获得当前截面THz光斑的x坐标、y坐标及各坐标位置的频域信号的三维频域数据集，将所有三维频域数据集对应截面的z位置合并成为THz光路的x坐标、y坐标、z坐标及各坐标位置的频域信号的THz频域信号四维数据集；

S6.获得THz光路图像，根据所需图像类型，利用特定频率振幅成像或相位成像对包含频域信号的四维数据集进行计算获得THz光路图像。

8.如权利要求7所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置的检测成像方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21.调整三维位移台驱动太赫兹光束接收模块至理论焦点位置，将光阑通光孔径设置为初始最大通光孔径，采集当前通光孔径的THz-TDS***时域信号；

S22.对步骤S21采集到的时域信号进行FFT处理获得其频域信号，判断当前直径的通光孔径得到的频域信号是否满足最小信噪比要求；

S23.减小光阑的通光孔径，重复步骤S21和步骤S22，直至得到满足最小信噪比要求且光阑通光孔径最小。

9.如权利要求7所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置的检测成像方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31.调整三维位移台驱动太赫兹光束接收模块至理论焦平面位置，检测当前截面的三维时域数据集，根据当前截面的三维数据集通过时域能量积分成像获得当前截面的光斑成像图，计算获得焦平面位置的光路中心(x1,y1)；

S32.调整三维位移台驱动太赫兹光束接收模块至与理论焦平面位置距离为±Δd的两处截面位置，检测当前截面的三维时域数据集，根据当前截面的三维数据集通过时域能量积分成像获得当前截面的光斑成像图，分别计算获得与理论焦平面位置距离为±Δd的截面位置的光路中心(x2,y2)和(x3,y3)；

S33.根据三处截面位置的光路中心值，计算角度偏差σ＝|x1-x2|+|y1-y2|+|x1-x3|+|y1-y3|，若偏差值大于0.1，则调整角度调整架偏转角度，重复步骤S31至步骤S33，直至偏差值满足要求。

10.如权利要求7所述的一种宽带太赫兹贝塞尔光束传输检测装置的检测成像方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

S41.确定z方向的检测起始位置、检测范围及检测步距，起始点根据所检测光束类型而定，但不可令光阑与透镜相撞；

S42.确定x方向和y方向的检测范围及检测步距，检测范围应不小于光路中最大光斑尺寸；

S43.采用上述检测参数对光路截面进行检测，光路检测时，三维位移台沿x方向和y方向蛇形移动，对光路一个截面进行检测；当前光路截面位置的检测完成后，三维位移台沿z方向移动一个步距，重复当前光路截面检测过程；逐一对所有光路截面位置检测后，最终获得一个THz光路的x坐标、y坐标、z坐标及各坐标位置的时域信号的THz时域信号四维数据集。