[發明專利]無透鏡太赫茲波成像系統和方法

有效

• 申請號: 201711407748.3
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN109959630B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 魯遠甫;焦國華;佘榮斌;董玉明;劉文權;呂建成;周志盛;羅阿郁
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明提供了無透鏡太赫茲波成像系統和方法，無需使用太赫茲波透鏡，成像清晰度取決于目標離探測器的距離，分辨率取決于調制掩膜的分辨率，因而能夠實現太赫茲波大景深無失真的成像，具有極大程度地降低成像系統的復雜度和減少系統的成本等諸多有益效果。

技術領域

本發明涉及太赫茲波成像技術領域，尤其涉及一種無透鏡太赫茲波成像系統和方法。

背景技術

太赫茲波通常指的是頻率在0.1THz-10THz(波長在3mm-30um)范圍內的電磁輻射，屬于宏觀電子學向微觀光子學過度的波段，在生物醫學，安全檢測以及通信領域表現出較高的應用價值。太赫茲波成像以其直觀的特點展示了被成像目標在太赫茲波段的物理意義，而目前的成熟的太赫茲波成像技術是單點掃描成像和面陣成像。單點掃描成像中雖然成像的對比度高，信噪比大，但是圖像分辨率受到掃描系統精度和系統焦點的影響，且機械掃描會降低采樣的速度。而面陣成像雖然能夠實時快速成像，但是為了使像面落入面陣探測器中，往往需要太赫茲波段透鏡進行調焦，且面陣探測器對光源要求較高，造成系統復雜度高，成本高等問題。此外太赫茲透鏡和反射鏡對光路的整形和聚焦帶來的光斑不均勻和離焦現象會直接影響太赫茲波成像質量。因此，如何避免因透鏡造成的光源功率降低、成像分辨率下降以及搭建成像系統的成本過高，是本領域中亟待解決的技術問題。

發明內容

針對上述本領域中存在的技術問題，本發明提供了一種無透鏡太赫茲波成像系統，主要包括：

光源裝置1、光控調制器裝置2以及信號解調器裝置3；

所述光源裝置1用于產生太赫茲波段激光對待成像目標進行照射；

所述光控調制器裝置2受控于所述信號解調器裝置3生成隨機掩膜，從而對目標散射的光信號依次進行調制和光強檢測；

所述信號解調器裝置3對所述光強檢測結果進行處理，重構目標圖像。

進一步地，所述光源裝置1由太赫茲量子級聯激光器1.1、驅動電源1.2和壓縮制冷機1.3組成；所述驅動電源1.2為所述太赫茲量子級聯激光器1.1提供工作電壓；所述壓縮制冷機1.3使所述光源裝置1的工作溫度保持在20K。

進一步地，所述光控調制器裝置2包括：硅基石墨烯2.1、液晶調制器2.2、泵浦光源2.3、熱釋電探測器2.4；

所述液晶調制器2.2受控于所述信號解調器裝置3生成掩膜；

所述泵浦光源2.3產生的光信號對所述液晶調制器2.2進行照射，經所述液晶調制器2.2調制并反射至所述硅基石墨烯2.1，光強分布受到掩膜影響而改變分布，調制的泵浦光照射在硅基石墨烯2.1表面，根據光致載流子效應，光照部分的載流子濃度增加，對太赫茲波信號具有吸收性，達到對太赫茲波的調制效果；

所述熱釋電探測器2.4對經調制的目標散射光進行光強檢測。

進一步地，所述信號解調器裝置3包括計算機3.2和鎖相放大器3.1；

所述鎖相放大器3.1用于對經過所述光強檢測結果進行收集；

所述計算機3.2用于控制所述光控調制器裝置2生成隨機掩膜，并根據所述述光強檢測結果對目標進行圖像重構。

進一步地，所述泵浦光源2.3產生的光為波長808nm，功率2W。

進一步地，所述液晶調制器2.2的分辨率為800*600。

進一步地，所述生成的所述隨機掩膜為二值隨機掩膜或伯努利掩膜。

進一步地，所述液晶調制器2.2可以替代為數字微鏡元件。

進一步地，所述硅基石墨烯2.1可以替代為高阻硅或者砷化鎵材料的器件。