[發明專利]基于編碼孔徑的高靈敏度太赫茲超導光譜成像系統及系統成像方法

有效

• 申請號: 201810593229.9
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN109029727B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 張翼龍;史生才;林鎮輝;繆巍;姚明;高暠
• 申請（專利權）人: 中國科學院紫金山天文臺
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/45;G01J3/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.基于編碼孔徑的高靈敏度太赫茲超導光譜成像系統，其特征是：該系統包括干涉儀模塊(1)、DMD模塊(2)、單個超導HEB接收模塊(3)、探測數據讀出模塊(4)、以及系統控制模塊(5)，所述干涉儀模塊(1)包括可移動平面鏡(11)、波束分離器(12)和固定平面鏡(13)，所述DMD模塊(2)包括DMD(21)和編碼驅動總線模塊(22)，所述單個超導HEB接收模塊(3)包括太赫茲頻段HEB直接檢波器(31)、寬帶低溫放大器(32)，所述探測數據讀出模塊(4)包括模擬數字轉換的采樣單元(41)和實時時域及頻域信號處理單元(42)；系統控制模塊(5)改變干涉儀模塊(1)的可移動平面鏡(11)位置并記錄位置信息，當太赫茲信號進入干涉儀模塊(1)時，由波束分離器(12)分成兩個波束，一個波束經過可移動平面鏡(11)的反射，另一個波束經過固定平面鏡(13)的反射，然后兩個被反射的波束在波束分離器(12)處匯合并進入DMD模塊(2)，DMD模塊(2)利用編碼驅動總線模塊(22)使DMD(21)產生預先設計好的編碼矩陣，這樣太赫茲信號被DMD(21)進行編碼，單個超導HEB接收模塊(3)中太赫茲頻段HEB直接檢波器(31)對編碼后的太赫茲信號進行檢測，經寬帶低溫放大器(32)放大輸出，探測數據讀出模塊(4)中，模擬數字轉換的采樣單元(41)和實時時域及頻域信號處理單元(42)分別對輸出信號進行數字采樣和處理，系統控制模塊(5)利用探測數據讀出模塊(4)的處理數據與系統控制模塊(5)記錄的可移動平面鏡(11)的位置信息進行傅立葉變換，即獲取目標空間每個像元的太赫茲數據信息。

2.如權利要求1所述的基于編碼孔徑的高靈敏度太赫茲超導光譜成像系統，其特征是：所述的干涉儀模塊(1)為太赫茲Michelson干涉儀模塊。

3.如權利要求1所述的基于編碼孔徑的高靈敏度太赫茲超導光譜成像系統，其特征是：所述的DMD(21)大小為0.95英寸。

4.如權利要求1所述的基于編碼孔徑的高靈敏度太赫茲超導光譜成像系統，其特征是：所述的DMD(21)像素為1920×1080。

5.如權利要求1所述的基于編碼孔徑的高靈敏度太赫茲超導光譜成像系統，其特征是：所述的太赫茲頻段為0.85THz頻段或1.4THz頻段。

6.如權利要求1所述的基于編碼孔徑的高靈敏度太赫茲超導光譜成像系統，其特征是：所述的太赫茲頻段HEB直接檢波器(31)采用NbN或Graphene材料制作。

7.如權利要求1所述的基于編碼孔徑的高靈敏度太赫茲超導光譜成像系統探測太赫茲一維光譜譜線數據的方法，其特征是：包括以下步驟；

步驟一：通過系統控制模塊(5)，改變干涉儀模塊(1)的可移動平面鏡(11)位置至位置1處并記錄此時光程差的值；

步驟二：在DMD模塊(2)中，利用編碼驅動總線模塊(22)對DMD(21)進行一系列的預先設計的隨機編碼矩陣編碼，并由單個超導HEB接收模塊(3)檢測對應的連續譜強度，單個超導HEB接收模塊(3)輸出的連續譜強度信號經寬帶低溫放大器(32)輸出，探測數據讀出模塊(4)對寬帶低溫放大器(32)輸出信號進行數字采樣和記錄，得到每一個像元的兩個波束干涉強度與此光程差之間對應關系的干涉數據；

步驟三：通過系統控制模塊(5)，改變干涉儀模塊(1)的可移動平面鏡(11)位置至位置2處并記錄此時光程差的值；重復步驟二獲得每一個像元的兩個波束干涉強度與此光程差之間對應關系的干涉數據；

步驟四：類比步驟三，通過系統控制模塊(5)不斷改變干涉儀模塊(1)的可移動平面鏡(11)位置并記錄此時光程差的值，并通過重復步驟二獲得每一個像元的兩個波束干涉強度與不同光程差之間對應關系的干涉條紋數據；

步驟五：系統控制模塊(5)將每一個像元的干涉條紋通過探測數據讀出模塊(4)進行實時頻譜處理，利用頻譜數據與系統控制模塊(5)記錄的位置信息進行傅立葉變換的頻譜處理，可獲取目標空間每個像元的太赫茲一維光譜譜線信息。