太赫兹光谱探测方法及系统

1.本技术实施例涉及电磁波谱探测技术领域，尤其涉及一种太赫兹光谱探测方法及系统。


背景技术：

2.太赫兹光谱探测技术旨在揭示宽带太赫兹波所蕴含的谱信息，在太赫兹波段高光谱成像、大带宽通讯、无损检测等领域具有重要的应用价值。
3.相关技术中太赫兹光谱探测通常基于时域或空域相干探测方法实现。时域相干探测方法依靠飞秒光激发产生太赫兹波，经由复杂的光路系统，汇聚到光电导天线或电光晶体上实现时域信号探测，再通过傅里叶变换得到频谱信息。这种探测手段通常需要构造光学延迟线，通过扫描的方式来获取信号，限制了光谱探测速率，并且往往系统复杂、体积庞大、造价高昂，难以获得广泛的应用。
4.空域相干探测方法将待测光分成两束，在空间中分别传输后再合束发生干涉，调节其中一束光的光程并同步测量干涉信号，再经过傅里叶变换得到频谱信息。这种方法同样存在扫描测量速度慢、系统复杂以及体积庞大的问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种太赫兹光谱探测方法，包括：
6.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；
7.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；
8.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。
9.本技术实施例提供了一种太赫兹光谱探测系统，包括：
10.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；
11.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；
12.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。
13.本技术实施例提供的太赫兹光谱探测方法及系统，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。本技术实施例提供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。
14.在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
15.附图用来提供对本技术技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
16.图1为本技术实施例的一种太赫兹光谱探测方法的流程图；
17.图2为本技术实施例的一种太赫兹光谱探测系统的结构图；
18.图3为本技术示例1的一种太赫兹光谱探测系统的结构图；
19.图4为本技术示例1的太赫兹波调控装置的人工微结构阵列和太赫兹传输谱示意图；
20.图5为本技术示例1的太赫兹光谱探测系统进行太赫兹波探测的方法流程图；
21.图6为本技术示例2的一种太赫兹光谱探测系统的结构图；
22.图7为本技术实施例提供的一种待测太赫兹波的原始光谱和重建光谱的对比示意图。
具体实施方式
23.本技术描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本技术所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
24.本技术包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本技术已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由所附权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由所附权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本技术中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
25.本技术实施例提供了一种太赫兹光谱探测方法。如图1所示，一种太赫兹光谱探测方法，包括：
26.步骤s10，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；
27.步骤s20，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；
28.步骤s30，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。
29.本技术实施例提供的太赫兹光谱探测方法，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。本技术实施例提供的太赫兹光谱探测方法，并不
要求将待测的入射太赫兹波按细分频段严格分开，只需要利用宽带探测器探测携带不同光谱特征的多个太赫兹调制波的强度，借助光谱重构模型可以计算并重构光谱信息。本技术实施例提供的太赫兹光谱探测方法，光谱测量速度主要由探测器响应速度决定，不需要时域测量方法中所必需的光学相位扫描装置，因此探测速度快。
30.在一些示例性的实施方式中，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。
31.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波调控装置包括阵列式或单点式。
32.在一些示例性的实施方式中，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。
33.在一些示例性的实施方式中，所述阵列式太赫兹波调控装置可以利用太赫兹波段高透过率电介质(如高阻硅、蓝宝石等材料)通过微纳加工工艺制备得到。
34.在一些示例性的实施方式中，所述微结构单元的形状包括以下任意一种：圆孔、圆柱、方孔和方柱。在其他的实施方式中，所述微结构单元的形状也可以是其他的形状。
35.在一些示例性的实施方式中，人工微结构阵列包括多个微结构单元，微结构单元的形状和尺寸影响光谱传输函数，通过为不同的微结构单元阵列设置不同形状和/或尺寸的微结构单元，可以使得经过不同人工微结构阵列的太赫兹波调制信号的光谱不同。
36.在一些示例性的实施方式中，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、热等。所述单点式太赫兹波调控装置可以通过石墨烯、二硫化钼等二维材料实现。
37.在一些示例性的实施方式中，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：
38.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。
39.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波耦合装置包括以下任意一种或多种的组合：太赫兹透镜、抛物面镜、硅透镜。在其他的实施方式中，所述太赫兹波耦合装置也可以是其他的具有太赫兹波汇聚作用的装置。
40.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波探测器包括：阵列式或单点式。
41.在一些示例性的实施方式中，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。
42.在一些示例性的实施方式中，当所述太赫兹波调控装置为阵列式且所述太赫兹波探测器为阵列式时，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。
43.在一些示例性的实施方式中，当所述太赫兹波调控装置为单点式且所述太赫兹波探测器为单点式时，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。
44.在一些示例性的实施方式中，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；
45.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。
46.在一些示例性的实施方式中，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。
47.在一些示例性的实施方式中，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。
48.在一些示例性的实施方式中，所述光谱重构模型的神经网络参数是通过对已知光谱的太赫兹波信号的响应进行深度学习得到的。
49.在一些示例性的实施方式中，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：
50.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；
51.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。
52.在一些示例性的实施方式中，所述通过对已知光谱的太赫兹波信号的响应进行深度学习得到光谱重构模型的神经网络参数，包括：
53.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；
54.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。
55.在一些示例性的实施方式中，多次获取训练用太赫兹波信号，包括：
56.在第i次获取时，通过宽带太赫兹光源产生原始太赫兹波信号，利用第i个太赫兹波段光谱滤波器对所述原始太赫兹波信号进行滤波，得到第i次训练用太赫兹波信号；其中，不同的太赫兹波段光谱滤波器的光谱传输函数不同。通过宽带太赫兹光源与不同滤波器相组合的方式，可以建立大量不同光谱太赫兹信号的样本集，并且滤波器的输出光谱可以被提前测得。
57.在一些示例性的实施方式中，所述宽带太赫兹光源包括：太赫兹光电导天线、或连续可调太赫兹量子级联激光器等。
58.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波段光谱滤波器是基于人工微结构的太赫兹波段光谱滤波器。
59.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波段光谱滤波器是利用微纳加工工艺制备的基于人工微结构的太赫兹波段光谱滤波器。所述太赫兹波段光谱滤波器是基于全电介
质材料的人工超表面器件，或者是基于金属微结构的超材料器件。
60.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波段光谱滤波器具有明显的频率依赖传输特性，能够让特定频段内的光谱通过。
61.本技术实施例提供了一种太赫兹光谱探测系统。如图2所示，一种太赫兹光谱探测系统，包括：
62.太赫兹波调控装置10，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；
63.太赫兹波探测器20，配置为探测所述多个太赫兹波调制信号的强度；
64.计算模块30，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。
65.本技术实施例提供的太赫兹光谱探测系统包括太赫兹波调控装置、太赫兹波探测器和计算模块，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；太赫兹波探测器探测所述多个太赫兹波调制信号的强度；计算模块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。本技术实施例提供的太赫兹光谱探测系统，可以仅包含太赫兹波调控装置、太赫兹波探测器和计算模块，构造简单，结构紧凑，可用于制造小体积、便携式、具有实时探测功能的太赫兹光谱仪，具有很强的实用性。光谱测量速度主要由探测器响应速度决定，不需要时域测量方法中所必需的光学相位扫描装置，因此探测速度快。
66.在一些示例性的实施方式中，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。
67.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波调控装置包括阵列式或单点式。
68.在一些示例性的实施方式中，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。
69.在一些示例性的实施方式中，所述阵列式太赫兹波调控装置可以利用太赫兹波段高透过率电介质(如高阻硅、蓝宝石等材料)通过微纳加工工艺制备得到。
70.在一些示例性的实施方式中，所述微结构单元的形状包括以下任意一种：圆孔、圆柱、方孔和方柱。在其他的实施方式中，所述微结构单元的形状也可以是其他的形状。
71.在一些示例性的实施方式中，人工微结构阵列包括多个微结构单元，微结构单元的形状和尺寸影响光谱传输函数，通过为不同的微结构单元阵列设置不同形状和/或尺寸的微结构单元，可以使得经过不同人工微结构阵列的太赫兹波调制信号的光谱不同。
72.在一些示例性的实施方式中，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、热等。所述单点式太赫兹波调控装置可以通过石墨烯、二硫化钼等二维材料实现。
73.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹光谱探测系统还包括太赫兹波耦合装置；
74.所述太赫兹波耦合装置，配置为将太赫兹波调制信号汇聚至太赫兹波探测器上。
75.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波耦合装置包括以下任意一种或多种的
组合：太赫兹透镜、抛物面镜、硅透镜。在其他的实施方式中，所述太赫兹波耦合装置也可以是其他的具有太赫兹波汇聚作用的装置。
76.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波探测器包括：阵列式或单点式。
77.在一些示例性的实施方式中，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。
78.在一些示例性的实施方式中，当所述太赫兹波调控装置为阵列式且所述太赫兹波探测器为阵列式时，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。
79.在一些示例性的实施方式中，当所述太赫兹波调控装置为单点式且所述太赫兹波探测器为单点式时，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。
80.在一些示例性的实施方式中，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；
81.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。
82.在一些示例性的实施方式中，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。
83.在一些示例性的实施方式中，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。
84.在一些示例性的实施方式中，所述光谱重构模型的神经网络参数是通过对已知光谱的太赫兹波信号的响应进行深度学习得到的。
85.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波调控装置，还配置为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，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；
86.所述太赫兹波探测器，还配置为探测所述多个训练用太赫兹波调制信号的强度；
87.所述计算模块，还配置为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。
88.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波调控装置，还配置为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，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；
89.所述太赫兹波探测器，还配置为探测所述多个训练用太赫兹波调制信号的强度；
90.所述计算模块，还配置为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。
91.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹光谱探测系统还包括：宽带太赫兹光源和多个太赫兹波段光谱滤波器；
92.宽带太赫兹光，配置为产生原始太赫兹波信号；
93.第i个太赫兹波段光谱滤波器，配置为对所述原始太赫兹波信号进行滤波，得到第i次训练用太赫兹波信号；
94.其中，不同的太赫兹波段光谱滤波器的光谱传输函数不同。
95.在一些示例性的实施方式中，所述宽带太赫兹光源包括：太赫兹光电导天线、或连续可调太赫兹量子级联激光器等。
96.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波段光谱滤波器是基于人工微结构的太赫兹波段光谱滤波器。
97.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波段光谱滤波器是利用微纳加工工艺制备的基于人工微结构的太赫兹波段光谱滤波器。所述太赫兹波段光谱滤波器是基于全电介质材料的人工超表面器件，或者是基于金属微结构的超材料器件。
98.在一些示例性的实施方式中，所述太赫兹波段光谱滤波器具有明显的频率依赖传输特性，能够让特定频段内的光谱通过。
99.下面通过示例说明太赫兹光谱探测系统是如何工作的。
100.示例1
101.如图3所示，本技术提供了一种太赫兹光谱探测系统。如图3所示，一种太赫兹光谱探测系统，包括：太赫兹光源1、太赫兹波调控装置2、太赫兹波耦合装置3、太赫兹波探测器4、和数据处理装置5。
102.太赫兹光源是太赫兹光谱探测系统所关注的太赫兹光路的起始元器件，在机器学习阶段可以是直接发射太赫兹波的光源，在探测未知光谱阶段可以是有太赫兹波经过且光谱信息未知的待测光源。
103.太赫兹波调控装置置于光路中太赫兹光源的后方，对经过的太赫兹波进行调制。太赫兹波调控装置可以用太赫兹波段高透过率电介质，如高阻硅、蓝宝石等材料，通过微纳加工工艺制备得到。在本示例中，太赫兹波调控装置包含6
×
6＝36个人工微结构阵列，编号为m(m＝1，2，3
…
36)。
104.图4所示为部分人工微结构阵列示意图，其中阵列1为编号1的人工微结构阵列，阵列2为编号2的人工微结构阵列，阵列3为编号3的人工微结构阵列，以此类推。每一个人工微结构阵列由25个微结构单元组成，微结构单元的形状可以是圆孔、圆柱、方孔、方柱等。
105.图4中还展示了编号1-3的人工微结构阵列对应的太赫兹波传输谱。不同人工微结构阵列中微结构单元的形状和/或尺寸各不相同，因此其太赫兹传输谱也互不相同。太赫兹波调控装置的光谱传输函数为hm(λ)，光谱传输函数是波长λ的函数。
106.太赫兹波耦合装置位于光路中太赫兹波调控装置的后方，将经过太赫兹波耦合装置的太赫兹波汇聚到太赫兹波探测器上。本示例中，使用一个太赫兹汇聚透镜作为太赫兹波耦合装置。
107.太赫兹波探测器位于光路中太赫兹波耦合装置的后方，用于探测太赫兹波的强度。本示例中，太赫兹波探测器是一个面阵探测器，其探测表面可以在空间上划分成6
×
6＝36个区域，每个区域可以独立输出一个光强信号，记为im(m＝1，2，3
…
36)。并且，太赫兹波
探测器上的探测区域与太赫兹波调控装置的人工微结构阵列一一对应，即，被太赫兹波调控装置上1号人工微结构阵列调控的太赫兹波将照射到太赫兹波探测器上的1号探测区域，所测得光强为i1；被太赫兹波调控装置上2号人工微结构阵列调控的太赫兹波将照射到太赫兹波探测器上的2号探测区域，所测得光强为i2；以此类推。
108.数据处理装置与太赫兹波探测器之间电连接，读取太赫兹波探测器输出的光强信息，开展太赫兹光谱重建计算，输出重建的太赫兹光谱。
109.图5所示为本发明示例1提供的太赫兹光谱探测系统进行太赫兹波探测的方法流程图。如图5所示，太赫兹光谱探测方法可以包括以下步骤：
110.步骤101、利用微纳加工工艺制备太赫兹波调控装置，该装置包含36个人工微结构阵列，编号为m(m＝1，2，3
…
36)。
111.每一个阵列均由25个周期排列的亚波长微结构单元组成。这些微结构单元在形状和/或尺寸上两两不同。因此，每个微结构阵列的太赫兹传输谱也互不相同。
112.步骤102、利用微纳加工工艺制备n种基于人工微结构的太赫兹波段光谱滤波器，编号为n(n＝1，2，3
…
n)。
113.这些滤波器可以是基于全电介质材料的人工超表面器件，也可以是基于金属微结构的超材料器件；并且，对于这些滤波器，不需要关注其对于某特定频率太赫兹波的禁止传输效果，只需使其具有明显的频率依赖传输特性即可。
114.步骤103、利用太赫兹时域光谱系统测试这些滤波器的传输光谱，记为fn。
115.步骤104、使用宽带太赫兹光源发出太赫兹波，逐个使用太赫兹波段光谱滤波器对太赫兹波进行滤波，则经过滤波的太赫兹波光谱为sn＝s0*fn；其中，s0是宽带太赫兹光源发出的太赫兹波的光谱；
116.宽带太赫兹光源可以是太赫兹光电导天线，或连续可调太赫兹量子级联激光器等。
117.步骤105、滤波后的太赫兹波经由太赫兹波调控装置和太赫兹波耦合装置射入阵列式太赫兹波探测器，阵列式太赫兹波探测器36个区域接收到的光强与太赫兹波调控装置上36个人工微结构阵列一一对应，在使用第n号滤波器的情况下，第m个探测区域探测到的光强记录为i
mn
；
118.需要指出的是，如果太赫兹波探测器平面上的光强存在着本底分布规律(比如高斯线型)，则此处i
mn
是指通过归一化去除本底分布后的结果。
119.步骤106、设计光谱重构模型，以每一组光谱信号(sn)和强度信号(i
mn
)作为训练集，学习光谱传输矩阵hm(光谱传输函数)；
120.i
mn
＝hm*sn121.步骤102～106描述的是执行机器学习的过程，学习的最终结果是确立光谱重构模型。
122.步骤107、待测太赫兹光谱记为x(λ)，令其穿过太赫兹波调控装置和太赫兹波耦合装置入射到太赫兹探测器上。太赫兹波探测器不同区域接收到的光强与太赫兹波调控装置上不同人工微结构阵列一一对应，记为im。
123.步骤108、通过训练好的光谱重构模型，根据im重构得到重建太赫兹光谱x'(λ)：im＝hm*x
′
(λ)。
124.上述公式中，f、s、h、x等均为太赫兹波长的函数。
125.示例2
126.如图6所示，本技术提供了一种太赫兹光谱探测系统。如图6所示，一种太赫兹光谱探测系统，包括：太赫兹光源1、太赫兹波调控装置2、太赫兹波耦合装置3、太赫兹波探测器4、和数据处理装置5。
127.太赫兹光源是太赫兹光谱探测系统所关注的太赫兹光路的起始元器件，在机器学习阶段可以是直接发射太赫兹波的光源，在探测未知光谱阶段可以是有太赫兹波经过且光谱信息未知的待测光源。
128.太赫兹波调控装置是一个电控可调的太赫兹波调制器(属于单点式调制器)，通过改变外加电压可以在m种不同的工作状态中切换，且每种工作状态下，太赫兹波调制器的传输函数均表现出不同的光谱特性。具有这种性质的太赫兹波调制器可以通过如石墨烯、二硫化钼等二维材料实现。不同工作状态下，太赫兹波调控装置的光谱传输函数hm(λ)不同。
129.太赫兹波耦合装置位于光路中太赫兹波调控装置的后方，将经过太赫兹波耦合装置的太赫兹波汇聚到太赫兹波探测器上。
130.太赫兹波探测器位于光路中太赫兹波耦合装置的后方，用于探测太赫兹波的强度。本示例中，太赫兹波探测器是一个单点式探测器，通过不断调节太赫兹波调制器的工作状态，太赫兹波探测器上可以探测到一组相对应的光强数值，记为im。
131.数据处理装置与太赫兹波探测器之间电连接，读取太赫兹波探测器输出的光强信息，开展太赫兹光谱重建计算，输出重建的太赫兹光谱。
132.图7为本技术实施例提供的一种待测太赫兹波的原始光谱和重建光谱的对比示意图。其中左图为待测的太赫兹波的原始光谱，出于对比的目的，可以使用太赫兹时域光谱方法测试得出原始光谱，右图为经本技术实施例提供的太赫兹光谱探测方法测量及重建获得的太赫兹光谱。
133.本示例的太赫兹光谱探测系统进行太赫兹波探测的方法可以包括以下步骤：
134.待测的太赫兹波经由太赫兹波调控装置调控后，被太赫兹波耦合装置汇聚到太赫兹波探测器上。根据太赫兹波调制器所处状态，太赫兹波探测器探测并记录下相应的光强数值。通过外加电调控的方式，太赫兹波调制器可以在m种不同的工作状态中切换，且每种工作状态对应一种独特的传输光谱。通过不断调节太赫兹波调制器的工作状态，太赫兹波探测器上可以探测并记录一组相对应的光强数值，记为im。通过预先建立的光谱重构模型，可以从im中计算得出重建的太赫兹光谱。
135.本示例中光谱重构模型可以通过机器学习的方法得到。通过宽带太赫兹源与不同滤波器相组合的方式，可以建立大量不同光谱的太赫兹源的样本集，并且其输出光谱可以被提前测得。在不同光谱太赫兹源照射下，遍历太赫兹波调制器的m个工作状态，记录下相应的太赫兹波探测器的输出数据，形成训练集。通过大量训练数据的训练，从而得到最优化的光谱重构模型的光谱传输函数。
136.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开的装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施
为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。