本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于太赫茲波偽熱光源的成像裝置，包括太赫茲波參量振蕩器，太赫茲波聚焦透鏡，旋轉(zhuǎn)的毛面硅片，太赫茲波準(zhǔn)直透鏡，太赫茲波分束器，太赫茲透射光路系統(tǒng)和太赫茲反射光路系統(tǒng)，以及符合測(cè)量電路。其中太赫茲透射光路系統(tǒng)由待成像物體，太赫茲波收集透鏡，太赫茲衰減片，肖特基勢(shì)壘光電二極管組成；太赫茲反射光路系統(tǒng)由太赫茲衰減片和肖特基勢(shì)壘光電二極管組成。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及太赫茲波光電子學(xué)
，具體涉及一種太赫茲波成像裝置。
技術(shù)介紹
太赫茲波(THz波)是指頻率在O.1-1OTHz范圍內(nèi)的電磁波(ITHz=IO12Hz)，其波段位于電磁波譜中毫米波和遠(yuǎn)紅外光之間。近年來，隨著太赫茲波光電子技術(shù)迅速發(fā)展，太赫茲波成像技術(shù)方面日新月異。目前，最為常見的太赫茲波成像技術(shù)是脈沖太赫茲波時(shí)域光譜成像技術(shù)。它通過對(duì)含有成像物體信息的太赫茲波時(shí)域脈沖的傅立葉變換，就可獲得到它的強(qiáng)度和相位的空間分布信息，進(jìn)而物體的太赫茲波圖像，還可獲取物體的空間密度分布、折射率等信息。然而，這種太赫茲波成像系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，過多的光學(xué)元件導(dǎo)致其光路穩(wěn)定性較差，復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理過程導(dǎo)致圖像獲取過程不直觀。另一種常見的太赫茲波成像技術(shù)，是連續(xù)太赫茲波成像技術(shù)。這種太赫茲波成像系統(tǒng)通過記錄太赫茲波透過物體(或經(jīng)物體反射)后的強(qiáng)度信息來實(shí)現(xiàn)成像，因此與時(shí)域光譜成像系統(tǒng)相比，在成像數(shù)據(jù)采集和處理方式上較為簡(jiǎn)單、迅速，成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。這種成像技術(shù)的主要缺點(diǎn)是圖像信息量少，在實(shí)驗(yàn)中太赫茲波在光路中的多次反射會(huì)發(fā)生相干疊加，導(dǎo)致圖像中可能存在干涉條紋。在上述兩種太赫茲波成像技術(shù)中，還都存在以下不足(I)當(dāng)攜帶成像物體信息的太赫茲波在空間傳輸時(shí)，很容易受到外界環(huán)境的隨機(jī)干擾，例如空氣流動(dòng)、濕度變化、煙塵等，成像效果必然會(huì)受到影響，抗干擾能力較差，這就限制了這些太赫茲波成像技術(shù)在惡劣環(huán)境中的實(shí)際應(yīng)用。(2)太赫茲波成像技術(shù)中通常所使用的太赫茲波輻射源，例如基于飛秒激光器的脈沖太赫茲波源、返波管、光泵太赫茲波激光器等，有的價(jià)格昂貴，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高，有的體積大、操作復(fù)雜，工作穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高，限制了其實(shí)用性發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本專利技術(shù)的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)的基于太赫茲波偽熱光源的成像裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)解決方案一種基于太赫茲波偽熱光源的成像裝置，其特征在于，包括太赫茲波參量振蕩器，太赫茲波聚焦透鏡，旋轉(zhuǎn)的毛面硅片，太赫茲波準(zhǔn)直透鏡，太赫茲波分束器，太赫茲反射光路系統(tǒng)和太赫茲透射光路系統(tǒng)，以及符合測(cè)量裝置；其中所述毛面硅片置于太赫茲波聚焦透鏡的焦點(diǎn)附近，毛面硅片到太赫茲波準(zhǔn)直透鏡的距離為太赫茲波準(zhǔn)直透鏡的焦距長(zhǎng)度；所述的太赫茲透射光路系統(tǒng)由待成像物體，太赫茲波收集透鏡，弟一太赫茲裳減片和第一肖特基勢(shì)壘光電二極管組成；其中，第一肖特基勢(shì)壘光電二極管置于太赫茲波收集透鏡的焦點(diǎn)上；第一太赫茲衰減片置于太赫茲波收集透鏡和第一肖特基勢(shì)壘光電二極管之間；所述的太赫茲反射光路系統(tǒng)由第二太赫茲衰減片和第二肖特基勢(shì)壘光電二極管組成；其中，第二肖特基勢(shì)壘光電二極管做空間平面成像掃描；第一肖特基勢(shì)壘光電二極管和第二肖特基勢(shì)壘光電二極管連接于符合測(cè)量裝置。本專利技術(shù)的基于太赫茲波偽熱光源的成像裝置，具有操作靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于軍事偵察、遙感、生物醫(yī)學(xué)成像、安全反恐、多功能傳感器等領(lǐng)域，應(yīng)用前景巨大。與現(xiàn)有常見的太赫茲波成像技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、在這種太赫茲成像技術(shù)中，待成像物體放置于太赫茲透射光路中，攜帶物體成像信息的太赫茲波被一固定的、不做空間分辨的點(diǎn)探測(cè)器全部接收，而在太赫茲反射光路中的點(diǎn)探測(cè)器做空間成像平面掃描，擔(dān)任空間分辨測(cè)量任務(wù)。這樣，就實(shí)現(xiàn)了物體與成像探測(cè)器的分離。也就是說，即使太赫茲透射光路中攜帶成像物體信息的光場(chǎng)受到外界環(huán)境的隨機(jī)干擾后，仍可以在太赫茲反射光路中獲得清晰的像。因此，這種太赫茲成像技術(shù)可顯著提高太赫茲成像系統(tǒng)的抗干擾能力和成像靈活性；2、在這種基于太赫茲波偽熱光源的成像技術(shù)中，由于其成像原理是基于強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)的原理，因此對(duì)太赫茲探測(cè)器的靈敏度要求較低，選擇太赫茲波段的肖特基勢(shì)壘光電二極管即可。3、太赫茲波輻射源為太赫茲波參量振蕩器，它具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、易于維護(hù)、可室溫運(yùn)轉(zhuǎn)，并且可以產(chǎn)生相干性好、方向性好、線偏振、窄線寬、線偏振、高能量的脈沖太赫茲波輻射。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的基于太赫茲波偽熱光源的成像裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的標(biāo)記分別表示1、太赫茲波參量振蕩器，2、太赫茲波聚焦透鏡，3、旋轉(zhuǎn)的毛面硅片，4、太赫茲波準(zhǔn)直透鏡，5、太赫茲波分束器，6、待成像物體，7、太赫茲波收集透鏡，8、第一太赫茲衰減片，9第一肖特基勢(shì)壘光電二極管，10、第二太赫茲衰減片，11、第二肖特基勢(shì)壘光電二極管，12、符合測(cè)量裝置。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳述。具體實(shí)施例方式如圖1所示，本實(shí)施例給出一種基于太赫茲波偽熱光源的成像裝置，包括太赫茲波參量振蕩器I，太赫茲波聚焦透鏡2，旋轉(zhuǎn)的毛面硅片3，太赫茲波準(zhǔn)直透鏡4，太赫茲波分束器5，太赫茲透射光路系統(tǒng)和太赫茲反射光路系統(tǒng)，以及符合測(cè)量裝置12 ;其中毛面硅片3置于太赫茲波聚焦透鏡2的焦點(diǎn)附近，毛面硅片3到太赫茲波準(zhǔn)直透鏡4的距離為太赫茲波準(zhǔn)直透鏡4的焦距長(zhǎng)度；太赫茲透射光路系統(tǒng)由待成像物體6,太赫茲波收集透鏡7,弟一太赫茲裳減片8和第一肖特基勢(shì)壘光電二極管9組成；其中，第一肖特基勢(shì)壘光電二極管9置于太赫茲波收集透鏡7的焦點(diǎn)上；第一太赫茲衰減片8置于太赫茲波收集透鏡7和第一肖特基勢(shì)壘光電二極管9之間；太赫茲反射光路系統(tǒng)由第二太赫茲衰減片10和第二肖特基勢(shì)壘光電二極管11組成；其中，第二肖特基勢(shì)壘光電二極管11做空間平面成像掃描；第一肖特基勢(shì)壘光電二極管9和第二肖特基勢(shì)壘光電二極管11連接于符合測(cè)量裝置12。本實(shí)施例中，選擇MgO = LiNbO3晶體或LiNbO3晶體作為太赫茲波參量振蕩器I(TPO)的工作介質(zhì)，TPO具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、價(jià)格低廉、可室溫運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，并且可以產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)諧、方向性好、相干窄線寬的太赫茲波輻射。除此之外，TPO產(chǎn)生的太赫茲波具有極高的線偏性，可以顯著提高基于太赫茲波偽熱光成像的可見度。本實(shí)施例中，太赫茲聚焦鏡2、 太赫茲波準(zhǔn)直透鏡4和太赫茲波收集透鏡7都是利用高密度白色聚乙烯或TPX材料制成。太赫茲聚焦鏡2對(duì)TPO產(chǎn)生的太赫茲波進(jìn)行聚焦，在其焦點(diǎn)附近放置由高電阻率硅制成的毛面硅片3，并以角速度ω旋轉(zhuǎn)，使得透射的太赫茲波的相干時(shí)間變短，具有偽熱光的性質(zhì)。相干時(shí)間要達(dá)到在太赫茲波段所使用的第一、第二肖特基勢(shì)壘光電二極管(9，11)時(shí)間響應(yīng)的范圍。毛面硅片3與太赫茲波準(zhǔn)直透鏡4之間的距離為太赫茲波準(zhǔn)直透鏡4的焦距長(zhǎng)度，這樣使得通過旋轉(zhuǎn)毛面硅片3的太赫茲偽熱光變?yōu)闇?zhǔn)直的平行光束。通過調(diào)整毛面硅片3在太赫茲波聚焦鏡2焦點(diǎn)附近的位置，以控制通過太赫茲波準(zhǔn)直透鏡4后的太赫茲偽熱光光斑的大小，可以實(shí)現(xiàn)所成像的可見度和分辨率的最佳匹配，以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)際情況。該窄帶太赫茲偽熱光入射至由雙面拋光高電阻率硅片制成的太赫茲波分束器5上，通過改變太赫茲波入射角度，使得透射的太赫茲波和反射的太赫茲波輸出能量相等，并且使得兩個(gè)太赫茲波光束的光斑模式分布規(guī)律相同，兩個(gè)光斑在對(duì)應(yīng)的同一點(diǎn)上的強(qiáng)度漲落變化規(guī)律亦相同。在太赫茲波分束器5透射的太赫茲波傳輸光路中放置待成像物體6，攜帶物體空間信息的太赫茲波被太赫茲波收集透鏡7收集，并在其焦點(diǎn)上放置一固定的點(diǎn)探測(cè)器——工作在太赫茲波段的第一肖特基勢(shì)壘二極管9進(jìn)行探測(cè)。在太赫茲波收集本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于太赫茲波偽熱光源的成像裝置，其特征在于，包括太赫茲波參量振蕩器（1），太赫茲波聚焦透鏡（2），旋轉(zhuǎn)的毛面硅片（3），太赫茲波準(zhǔn)直透鏡（4），太赫茲波分束器（5），太赫茲透射光路系統(tǒng)和太赫茲反射光路系統(tǒng)，以及符合測(cè)量裝置（12）；其中：所述毛面硅片（3）置于太赫茲波聚焦透鏡（2）的焦點(diǎn)附近，毛面硅片（3）到太赫茲波準(zhǔn)直透鏡（4）的距離為太赫茲波準(zhǔn)直透鏡（4）的焦距長(zhǎng)度；所述的太赫茲透射光路系統(tǒng)由待成像物體（6），太赫茲波收集透鏡（7），第一太赫茲衰減片（8）和第一肖特基勢(shì)壘光電二極管（9）組成；其中，第一肖特基勢(shì)壘光電二極管（9）置于太赫茲波收集透鏡（7）的焦點(diǎn)上；第一太赫茲衰減片（8）置于太赫茲波收集透鏡（7）和第一肖特基勢(shì)壘光電二極管（9）之間；所述的太赫茲反射光路系統(tǒng)由第二太赫茲衰減片（10）和第二肖特基勢(shì)壘光電二極管（11）組成；其中，第二肖特基勢(shì)壘光電二極管（11）做空間平面成像掃描；第一肖特基勢(shì)壘光電二極管（9）和第二肖特基勢(shì)壘光電二極管（11）連接于符合測(cè)量裝置（12）。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫博，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。