[發明專利]太赫茲多波長位相成像方法

無效

• 申請號: 201010291936.6
• 申請日: 2010-09-26
• 公開（公告）號: CN102012216A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 張巖;張亮亮;鐘華;張存林
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及太赫茲多波長位相成像方法，具體地說本發明涉及一種利用太赫茲波的相干性和寬帶性的特點，選取其中的兩個或多個波長所對應的兩個或多個頻率的位相圖像處理，從而重構出被測樣品的輪廓圖像的成像方法。

背景技術

位相成像一直以來都被認為是可以精確重構物體的最有前景的成像方法，其圖像的軸向分辨率可以達到波長的幾分之一。但是位相成像技術一直以來都存在一個瓶頸，就是當被測物體引起的光程差大于成像波長時，位相圖像會出現2π的斷點。

多波長數字全息方法，利用兩個不同波長的激光分別對同一物體進行數字全息成像，產生兩幅位相圖像并將這兩幅圖像進行合并處理，可以得到不存在偽斷點的圖像。但是，由于需要更換波長，兩次分別成像存在各自的背景噪聲，兩幅圖像在做相減的合并處理時會將噪聲放大，得到的圖像質量較差。

太赫茲波譜可以提供很寬的頻譜范圍內的位相信息，一次測量可以獲得若干個波長所對應的位相圖像，因此，在太赫茲波成像技術中應用多波長位相成像方法具有得天獨厚的優勢。由于是一次測量，同時得到的多幅位相圖像具有相同的背景噪聲。

將兩個波長對應的位相圖像進行相減處理，在消除偽斷點的同時可以消除熱背景噪聲并且大大降低1/f噪聲；單脈沖太赫茲波的位相與頻率成正比，由這種獨特性質發展而來的多波長位相擬合成像，由于位相的多點擬合大大降低單點位相的不確定性，因此該方法可以抑制圖像噪聲。

發明內容

本發明提供一種太赫茲多波長位相成像方法，以解決上述背景技術中存在的技術問題，即位相成像會出現2π的斷點，而多波長數字全息成像會將噪聲放大，得到的圖像質量較差。

為解決上述技術問題，本發明的一種太赫茲多波長位相成像方法，包括如下步驟：(1)對被成像樣品進行二維光譜成像，得到所述被成像樣品上每點的太赫茲時域光譜信號；(2)對所述被成像樣品上各點的太赫茲時域光譜信號進行傅立葉變換，得到系統有效頻率范圍內所述被成像樣品上各點的位相譜；(3)選取有效頻率范圍內的一段頻率的位相圖像進行線性擬合，得到擬合直線；(4)求得所述擬合直線的斜率，所得斜率與被測樣品的厚度成正比，從而可以重構出被測樣品的輪廓。

其中，步驟(1)中的二維光譜成像為透射式成像。

其中，步驟(1)中的二維光譜成像為反射式成像。

其中，步驟(1)中的二維光譜成像為二維焦平面成像。

其中，步驟(1)中的二維光譜成像為二維逐點掃描成像。

其中，步驟(3)中選取的一段頻率為避開水蒸氣吸收峰的一段頻率。

其中，所述的一段頻率為0.5THz到1.5THz。

其中，步驟(4)中得到擬合直線斜率的方法為對所述擬合直線求導。

本發明通過上述技術方案，對兩個或多個波長所對應的兩個或多個頻率的位相圖像處理，重構出被測樣品的輪廓圖像。從而克服單波長位相成像在光程差大于波長時出現偽斷點的缺點，同時去除背景噪聲，提高圖像質量，達到了有益的技術效果。

附圖說明

圖1為太赫茲多波長位相反射式成像系統示意圖；

圖2為太赫茲多波長位相透射式成像系統示意圖；

圖3為金屬墊圈的光學照片；

圖4為金屬墊圈的傳統太赫茲圖像；

圖5為金屬墊圈的0.9THz和1.1THz的雙波長位相圖像；

圖6為金屬墊圈的0.5THz-1.5THz多波長位相擬合圖像。

附圖標記說明：

M1-M6：反射鏡；L1-L2：凹透鏡；1：飛秒激光放大器；2：分束鏡；3：分頻器；4：斬波器；5：太赫茲發射極；6：拋面鏡；7：被成像樣品；7’：平面鏡；8、13：偏振片；9、14：凸透鏡；10：聚乙烯透鏡；11：導電玻璃；12：探測晶體；15：CCD相機；I：泵浦光；II：探測光。

具體實施方式

為了使本發明的形狀、構造以及特點能夠更好地被理解，以下將列舉較佳實施例并結合附圖進行詳細說明。

圖1為太赫茲多波長位相反射式焦平面成像系統示意圖，如圖所示，本成像系統所使用的激光光源是美國光譜物理公司制造的飛秒激光放大器(SpectraPhysics?Hurricane?Amplifier)，產生的激光脈沖的重復頻率1KHz，脈沖寬度75fs，中心波長795nm，輸出功率650mW。