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原文传递基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统及成像方法

专利名称：	基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统及成像方法
摘要：	本发明提供一种基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统及成像方法，分成光学系统和太赫兹系统，光学系统沿激光光路方向依次设有半导体激光器、激光缩束系统，X轴激光振镜、Y轴激光振镜；太赫兹系统沿太赫兹波的传播方向依次包括太赫兹连续波源、第一太赫兹透镜、硅基空间型太赫兹调制器、第二太赫兹透镜、太赫兹探测器。相较于太赫兹相干脉冲源，本系统采用的太赫兹连续波波源在操作上更加简便，成本更低，采用这两步法的太赫兹成像方法，分别采集了背景信息，和对待成像物体的成像信息，通过去除背景操作，对最终的成像效果进行优化，减弱了因太赫兹波的高斯分布特性而对太赫兹最终成像造成的影响。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	电子科技大学
发明人：	文岐业;朱韵樵;赵斌兴;杨青慧;陈智;张怀武;谭为;冯正
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910239413.8
公开号：	CN109883986A
代理机构：	成都点睛专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	敖欢;葛启函
分类号：	G01N21/3586(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号
主权项：	1.一种基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统，分成“光学系统”和“太赫兹系统”两个组成部分，“光学系统”沿激光光路方向依次设有半导体激光器(1)、激光缩束系统(2)，X轴激光振镜(4)、Y轴激光振镜(5)；“太赫兹系统”沿太赫兹波的传播方向依次包括太赫兹连续波源(7)、第一太赫兹透镜(91)、硅基空间型太赫兹调制器(6)、第二太赫兹透镜(92)、太赫兹探测器(8)；半导体激光器(1)产生的激光通过激光缩束系统进行缩束，激光缩束系统(2)的光轴和半导体激光器(1)发出的激光光轴重合，被缩束后的激光光轴和X轴激光振镜(4)的转轴垂直相交，经过X轴激光振镜(4)反射的激光光轴和Y轴激光振镜(5)的转轴垂直相交，Y轴激光振镜(5)反射后的激光反射在硅基空间型太赫兹调制器(6)的表面，太赫兹连续波源(7)、第一太赫兹透镜(91)、硅基空间型太赫兹调制器(6)、第二太赫兹透镜(92)、太赫兹探测器(8)的中心轴线重合，太赫兹连续波源(7)的发射口位于第一太赫兹透镜(91)的焦点上，赫兹探测器(8)的接收口位于第二太赫兹透镜(92)的焦点上。 2.根据权利要求1所述的基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统，其特征在于：半导体激光器(1)用于产生激光，激光缩束系统(2)用于将半导体激光器(1)产生的激光进行缩束，X轴激光振镜(4)用于将缩束后的激光反射到Y轴激光振镜(5)上，Y轴激光振镜(5)用于将反射到Y轴激光振镜(5)上的激光反射在硅基空间型太赫兹调制器(6)的表面；太赫兹连续波源(7)用于产生连续太赫兹波，第一太赫兹透镜(91)用于将产生的连续太赫兹波汇聚成平行太赫兹波，硅基空间型太赫兹调制器(6)用于对平行太赫兹波进行空间调制，第二太赫兹透镜(92)用于将调制后的太赫兹波进行聚焦，、太赫兹探测器(8)用于接收探测聚焦后的太赫兹波。 3.根据权利要求1所述的基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统，其特征在于：激光缩束系统包括第一长焦距光学透镜(21)、第二长焦距光学透镜(22)、短焦距光学透镜(23)，第一长焦距光学透镜(21)、第二长焦距光学透镜(22)、短焦距光学透镜(23)三者的中心轴线重合，沿光路方向第二长焦距光学透镜(22)的后焦点和短焦距光学透镜(23)的前焦点重合。 4.根据权利要求1所述的基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统，其特征在于：还包括计算机，计算机用于采集太赫兹探测器(8)的探测信号并储存和计算，以及控制X轴激光振镜(4)和Y轴激光振镜(5)的转动角度。 5.根据权利要求1所述的基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统，其特征在于：硅基空间型太赫兹调制器(6)上设有扫描点阵列，有扫描点阵列的范围覆盖第一太赫兹透镜(91)发出的汇聚后的平行太赫兹波的面积。 6.权利要求1至5任意一项基于激光振镜的太赫兹单像素成像系统的太赫兹单像素成像方法，其特征在于：包括如下步骤： (1)、在硅基空间型太赫兹调制器(6)和第一太赫兹透镜(91)之间放置待成像物体(11)，通过如下步骤获得待成像物体(11)的图像数据A： (1.1)半导体激光器(1)产生激光，激光缩束系统(2)将半导体激光器(1)产生的激光进行缩束，X轴激光振镜(4)将缩束后的激光反射到Y轴激光振镜(5)上，Y轴激光振镜(5)将反射到Y轴激光振镜(5)上的激光反射在硅基空间型太赫兹调制器(6)的表面的第一扫描点位置，形成能够对太赫兹波进行调制的光生载流子区域，(1.2)太赫兹连续波源(7)产生连续太赫兹波，第一太赫兹透镜(91)将产生的连续太赫兹波汇聚成平行太赫兹波，硅基空间型太赫兹调制器(6)用于对平行太赫兹波进行空间调制，第二太赫兹透镜(92)将调制后的太赫兹波进行聚焦，太赫兹探测器(8)接收探测聚焦后的太赫兹波，储存并记录数据，(1.3)通过改变X轴激光振镜(4)和Y轴激光振镜(5)的转动角度，依次改变反射在硅基空间型太赫兹调制器(6)的表面的激光位置，重复步骤(1.2)得到每个扫描点位置的数据；得到对待成像物体(11)的太赫兹图像数据A； (2)、去掉待成像物体(11)，重复步骤(1.1)、(1.2)、(1.3)得到包含太赫兹波背景信息的图像数据B；将步骤(1)得到的图像数据A，除以通过步骤(2)得到的图像数据B，得到消除太赫兹波背景后的太赫兹扫描图像数据C，根据图像数据C即可重构待成像物体(11)的实际太赫兹图像。 7.根据权利要求6所述的一种太赫兹单像素成像方法，其特征在于：所述图像数据A、图像数据B都为太赫兹探测器(8)探测到的数据构成的矩阵，矩阵的行和列分别由X轴激光振镜(4)和Y轴激光振镜(5)所确定的扫描点所确定。 8.根据权利要求4所述的一种太赫兹单像素成像方法，其特征在于：通过电脑控制X轴激光振镜(4)和Y轴激光振镜(5)的旋转角度，完成在硅基空间型太赫兹调制器(6)的表面的激光扫描，电脑对太赫兹探测器(8)接收到的信号数据进行储存和计算。
所属类别：	发明专利