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自20世纪80年代以来,太赫兹(THz)技术得到了快速发展,其学术和应用价值得到全世界的广泛关注,国内外各研究所和高校相继开展了THz领域的研究工作。太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术的出现对THz技术发展具有重大意义,THz-TDS技术能够同时检测振幅和相位信息,在物质检测和物体成像等方面有广阔的应用前景。THz-TDS系统的信号检测和采集速率制约了THz-TDS应用技术的发展,能否实现快速扫描是THz-TDS技术研究的关键问题,同时THzTDS系统化仪器化和小型化是未来发展的方向。本文为了提高THz-TDS系统的信号采集速率,对THz-TDS系统中的信号检测系统进行优化设计,本文的主要工作和创新点如下:1.根据THz-TDS光电导法产生和探测THz信号的原理,对THz-TDS信号检测系统进行了优化设计,设计锁相放大电路实现中心频率、Q值以及参考信号相位可调,对于数据采集部分进行了数据采集系统总体方案的设计,包括数据采集系统硬件设计和软件设计。2.对延迟线装置的基本原理、机械装置的装配误差、延迟线装置出射光斑误差进行了分析,根据分析结果总结延迟线装置的装配调节方法,实现快速光学延迟线装置的优化。3.对优化设计的快速THz-TDS信号检测系统进行模拟仿真实验,实验结果表明锁相放大电路能够实现锁相参数可调,该信号检测系统能够将微弱的低频信号检测出来,检出信号的信噪比90db以上。4.对优化的光学延迟线装置进行实验测量。实验结果表明出射光斑尺寸和位置变化量较小,延迟线具有较高的装配精度,与理论分析一致。同时该延迟线装置能够实现扫描频率100Hz,延迟时间167.45ps,平稳性误差为0.3%,线性度误差为0.05%,能够实现高速和高稳定性扫描。