拉曼光谱技术是一种“散射”光谱技术，作为一种经济有效的光学传感和分析物质化学成分的手段已被广泛采用。对应的拉曼光谱“指纹区域”约为200cm-1 - 2000 cm-1。然而低频拉曼(5cm-1 ~ 200cm-1，或150GHz-6THz)可产生丰富有关分子和分子间结构和特征的振动能信息。大多数拉曼系统由于边缘过滤器的使用仍限于只捕获化学指纹图谱信息，遗漏许多重要光谱信息，这些信息可提高灵敏度和准确性，以及对材料结构的洞察。太赫兹拉曼光谱系统却可以弥补这些缺失。
太赫兹光谱技术是一种“吸收”技术，可直接发射300GHz到6THz频率范围(10cm-1到200cm-1区域)辐射来测量这些结构，检测吸收光谱。太赫兹系统还有一个额外的好处，能够更深入渗透一种材料或“透视”外部层来捕捉信号。但这些系统依赖于昂贵的激光光源，而探测器性能、可用性和费用的限制限制了使用这种技术的潜在灵敏度、分辨率和经济性。此外，它们相当窄的光谱范围(只有3-6THz)限制了其对许多材料进行完整可靠的化学鉴定的能力。
“太赫兹拉曼”将拉曼光谱从指纹区域扩展到太赫兹区域，如下图1，为化学组成数据增加对分子和分子间结构的重要见解。低频拉曼/太赫兹光谱可大大提高对材料结构和化学的分化和分析，从而提高准确性、灵敏度、科学分析或法医分析，包括爆炸物、毒品、药品、生物组织、聚合物和有害物质，都可以从这种扩展的光谱信息中受益。
图1
“太赫兹拉曼”是指在超低频区域(从5-200波数)同时捕获Stokes和anti-Stokes位移。低频区域特别难以解决，因为非常接近瑞利波长。大多数传统的拉曼系统使用薄膜边缘滤波器，最终完全去除瑞利光和整个反斯托克斯区域，切断距离瑞利线约200波数内所有信号。大多数陷波滤波器允许一些反斯托克斯信号通过，但仍屏蔽大约150波数内所有信号。只有使用多级谱仪系统才能同时获得高瑞利衰减和分辨率，该系统：(1)体积大、体积大、价格昂贵(2)需要非常精确的校准和设置(3)显著降低本已微弱的拉曼信号的总体吞吐量。
体全息光栅滤光片具有高吞吐量的窄带宽陷波滤波器如图2。每个VHG滤光片都有一个陷波剖面，设计用于衍射与激光匹配的特定波长，并传输所有其他波长。这些滤波器使得激光波长具有极高的衰减(每个滤波器的波长为>OD 4)，同时保持附近拉曼信号在5波数以上的高传输。
图2
这导致能在5-200波数快速获取高质量超低频拉曼光谱。这些系统是基于一个稳定波长的激光源，一系列VHG滤波器和单级光谱仪如图3。这种强瑞利衰减和高宽带传输的结合使系统能够同时捕获强烈的低频斯托克斯和反斯托克斯拉曼波段和“指纹区域”过渡，极大地简化了整个系统，降低了尺寸和成本，同时提高了使用拉曼进行化学鉴定和其他应用的灵敏度和可靠性。
图3
上述系统由一个单模波长稳定二极管激光器和一系列与激光输出波长光谱匹配的超窄带VHG滤波器组成。使用两个VHG ASE抑制滤波器从激光器中去除放大的自发发射。一个二色90/10 VHG分束器滤光片将激光定向到样本，一个10x物镜将激光聚焦到样本上并收集背向散射光。然后90/10分束器将90%的瑞利散射反射回激光器，同时传输所有拉曼位移信号。(与宽带50/50分束器相比，几乎提高4倍拉曼信号)。两个超窄带VHG陷波器，每个光密度为>4.0，然后在传输拉曼信号时进一步衰减收集到的瑞利散射光，估计系统传输效率为>80%。滤波后的信号聚焦在25μm芯径、0.1NA阶变折射率光纤上，连接到高分辨率、高通量的单级光谱仪成像光谱仪。它配备了1200线/毫米光栅和1340x400成像阵列，20 × 20 μm像素大小和98%的峰值量子效率，以确保最大的信号采集和1.25波数分辨率;适合5-200波数频率范围的分析。下图4为上述系统测得的低波数拉曼光谱。
图4
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