[發明專利]一種太赫茲波掃描成像系統及方法

有效

• 申請號: 201310393494.X
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103454255A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 曹俊誠;周濤;張戎
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59;G01N21/47
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種太赫茲波掃描成像系統，其特征在于，至少包括：

發散性太赫茲光源匯聚模塊，用于將發散性太赫茲光源發射的太赫茲信號進行收集及匯聚，并將匯聚的太赫茲信號傳輸給共焦-濾波光路模塊；

共焦-濾波光路模塊，包括：

第一孔徑光闌，用于對匯聚的太赫茲信號進行濾波，消除雜散光；

第一聚光元件，用于將經過所述第一孔徑光闌濾波的太赫茲信號匯聚至樣品處；

第二聚光元件，用于收集并匯聚經過樣品透射或反射的攜帶樣品信息的太赫茲信號；

第二孔徑光闌，用于對攜帶樣品信息的太赫茲信號進行濾波以增強所述太赫茲信號的對比度，并將攜帶樣品信息的太赫茲信號傳輸給太赫茲信號接收模塊；

太赫茲信號接收模塊，用于提取攜帶樣品信息的太赫茲信號后產生響應信號，該響應信號用于后續的圖像還原。

2.根據權利要求1所述的太赫茲波掃描成像系統，其特征在于：所述發散性太赫茲光源匯聚模塊包括：

發散性太赫茲光源，用于產生發散性的太赫茲信號；

第一離軸拋物鏡，用于收集經所述發散性太赫茲光源射出的太赫茲信號，并使該太赫茲信號反射至第二離軸拋物鏡；

第二離軸拋物鏡，用于接收經所述第一離軸拋物鏡反射過來的太赫茲信號，并使該太赫茲信號反射并匯聚至所述焦-濾波光路模塊。

3.根據權利要求2所述的太赫茲波掃描成像系統，其特征在于：所述發散性太赫茲光源的發光頻率范圍為1～10THz，其發光類型為單頻、多頻或廣譜，其發散角大于或等于10°。

4.根據權利要求1所述的太赫茲波掃描成像系統，其特征在于：所述第一聚光元件與第二聚光元件相對于樣品呈對稱分布且共焦平面。

5.根據權利要求1所述的太赫茲波掃描成像系統，其特征在于：所述第一孔徑光闌設置于所述第一聚光元件一側的焦平面處，其小孔設置于所述第一聚光元件一側的焦點處；所述第二孔徑光闌設置于所述第二聚光元件的一側焦平面處，其小孔設置于所述第二聚光元件一側的焦點處。

6.根據權利要求1所述的太赫茲波掃描成像系統，其特征在于：所述第一孔徑光闌及第二孔徑光闌孔徑均為2.5r～5r，其中，r＝0.44λ/nsinθ，λ為信號波長，n為光線傳輸介質的折射率，θ為光學系統的物鏡孔徑角。

7.根據權利要求1所述的太赫茲波掃描成像系統，其特征在于：所述太赫茲信號接收模塊包括：

第三離軸拋物鏡，用于收集從所述共焦-濾波光路模塊射出的攜帶樣品信息的太赫茲信號并反射至第四離軸拋物鏡；

第四離軸拋物鏡，用于接收從所述第三離軸拋物鏡反射過來的攜帶樣品信息的太赫茲信號，并使該攜帶樣品信息的太赫茲信號反射并匯聚至太赫茲探測器處；

太赫茲探測器，用于提取從所述第四離軸拋物鏡反射并匯聚的攜帶樣品信息的太赫茲信號，用于后續的圖像還原。

8.根據權利要求1所述的太赫茲波掃描成像系統，其特征在于：所述太赫茲波掃描成像系統的分辨率r＝0.44λ/nsinθ，其中，λ為信號波長，n為光線傳輸介質的折射率，θ為光學系統的物鏡孔徑角

9.一種如權利要求1～8任意一項所述的太赫茲波掃描成像系統的掃描成像方法，其特征在于：包括步驟：

1）通過發散性太赫茲光源匯聚模塊將太赫茲信號進行收集及匯聚后傳輸至共焦-濾波光路模塊的第一孔徑光闌處；

2）通過共焦-濾波光路模塊的第一聚光元件將所述第一孔徑光闌發射的太赫茲信號匯聚至樣品處，經過樣品透射或反射的太赫茲信號由第二聚光元件收集及匯聚至第二孔徑光闌處，然后由所述第二孔徑光闌將攜帶有樣品信息的太赫茲信號發射至太赫茲信號接收模塊；

3）通過太赫茲信號接收模塊提取所述攜帶樣品信息的太赫茲信號后產生響應信號，用于后續的圖像還原。

10.根據權利要求9所述的太赫茲波掃描成像系統的掃描成像方法，其特征在于：所述第一聚光元件與第二聚光元件相對于樣品呈對稱分布且共焦平面，樣品放置于共焦平面內進行平移掃描運動。