[實用新型]基于立體相位光柵和孔徑分割技術的THz光譜成像儀

有效

• 申請號: 201720841823.6
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN207007335U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 舒嶸;楊秋杰;何志平;黃敬國;黃志明;秦俠格
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/18;G01J3/02;G01N21/3586;G01N21/01
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所31311
• 代理人: 李秀蘭

1.一種基于立體相位光柵和孔徑分割技術的THz光譜成像儀，包括由N個元胞構成的太赫茲立體相位光柵(4)，以及依據光路傳輸依次排列的前置鏡(1)、探測器(9)，所述探測器(9)還依次連接有探測器控制處理系統(10)和控制采集處理計算機(11)，其特征在于：

所述的THz光譜成像儀依據光路傳輸依次排列的前置鏡(1)、前置視場光闌(2)、前置準直鏡(3)、立體相位光柵(4)、后置會聚鏡(5)、后置視場光闌(6)、后置準直鏡(7)、子孔徑會聚鏡(8)、探測器(9)，所述探測器(9)依次連接有探測器控制處理系統(10)和控制采集處理計算機(11)；

所述前置準直鏡(3)、立體相位光柵(4)、后置會聚鏡(5)、后置視場光闌(6)、后置準直鏡(7)、子孔徑會聚鏡(8)組成孔徑分割THz光譜成像光學系統；所述前置鏡(1)的焦面與前置準直鏡(3)的前焦面重合；所述前置視場光闌(2)是方形，位于前置鏡(1)的焦面，其尺寸與視場和探測器(9)的面積相匹配；所述后置會聚鏡(5)的焦面與后置準直鏡(7)的前焦面重合；所述后置視場光闌(6)是圓形，位于后置會聚鏡(5)的焦面，其開孔大小僅允許光柵的零級衍射光通過；

所述探測器(9)以孔徑分割方式同時獲取目標場景被立體相位光柵(4)N個元胞所衍射的N個零級衍射光的光強信息，N為正整數，N的取值滿足：

N≥4hmaxσmaxcos(α)]]>

式中：上述h_max為立體相位光柵(4)的最大槽深，α表示太赫茲波在立體相位光柵表面的入射角α為光線入射角，σ_max表示所用太赫茲波段的最大波數；所述探測器控制處理系統(10)對探測器(9)采集的N個信號進行并行處理，同時提取其強度信息；所述控制采集計算機(11)對N個強度和對應的光程差數據構成的傅里葉變換對進行傅里葉變換，即可獲取目標的THz光譜，將THz光譜疊加可以獲得目標的THz圖像。

2.根據權利要求1所述的基于立體相位光柵和孔徑分割技術的THz光譜成像儀，其特征在于：所述子孔徑會聚鏡(8)包括一片硅片(13)和設置于硅片上的一系列參數相同的矩形子透鏡構成；所述子孔徑會聚鏡(8)中矩形子透鏡的數目與立體相位光柵(4)中光柵元胞的數目N保持一致，即子孔徑會聚鏡(8)中矩形子透鏡的數目為N；所述矩形子透鏡(i₁，…，i_N)的形狀參數與光柵元胞的形狀參數滿足：

e＝d×f₂/f₁；g＝b×f₂×cos(α)/f₁

其中e表示矩形子透鏡(i₁，…，i_N)的寬，g表示矩形子透鏡(i₁，…，i_N)的高，d表示立體相位光柵(4)的光柵周期，b表示立體相位光柵(4)單元胞的長，f₁表示后置會聚鏡(5)的焦距，f₂表示后置準直鏡(7)的焦距，α表示太赫茲波在立體相位光柵表面的入射角。

3.根據權利要求1所述的基于立體相位光柵和孔徑分割技術的THz光譜成像儀，其特征在于：所述探測器(9)是適用于太赫茲波段的多元面陣探測器，探測器的像元數目必須是子孔徑會聚鏡(8)中矩形子透鏡數目N的整數倍。

4.根據權利要求1所述的基于立體相位光柵和孔徑分割技術的THz光譜成像儀，其特征在于：所述前置鏡(1)、前置準直鏡(3)、后置會聚鏡(5)、后置準直鏡(7)、子孔徑會聚鏡(8)采用太赫茲波段的經復消色差設計的光學鏡頭。