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原文传递一种基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统

专利名称：	一种基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统
摘要：	本发明涉及一种基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，属于太赫兹波光电子领域，包括激光光源、宽光谱激光产生器件、非线性频率变换器件、样品、波长转换器件、非线性太赫兹变换器件、近红外光谱分光成像器件和近红外光成像器件；非线性频率变换器件将宽谱近红外激光转换为宽谱太赫兹波照射在样品上，并携带样品的太赫兹波光谱信息和一维空间信息，与单一波长的近红外光进行非线性频率变换，新产生的近红外光信号包含了样品的太赫兹波的光谱信息和一维空间信息，经过近红外光谱分光成像器、近红外光成像器件实现高光谱成像。本发明实现了室温下太赫兹波段高速高光谱成像，弥补了当前太赫兹高光谱成像的技术空白。
专利类型：	发明专利
申请人：	山东大学
发明人：	范书振;尹晓琴;李永富;刘兆军;赵显;方家熊
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T03:00:00+0805
申请号：	CN201911297300.X
公开号：	CN110954498A
代理机构：	济南金迪知识产权代理有限公司
代理人：	赵龙群
分类号：	G01N21/3586;G01N21/01;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/3586;G01N21/01
申请人地址：	250199 山东省济南市历城区山大南路27号
主权项：	1.一种基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，包括激光光源、宽光谱激光产生器件、非线性频率变换器件、样品、波长转换器件、非线性太赫兹变换器件、近红外光谱分光成像器件和近红外光成像器件；激光光源作为系统的能量供应，为宽谱近红外激光的产生和频率变换提供能量来源，宽光谱激光产生器件在激光光源的作用下产生宽谱近红外激光，非线性频率变换器件将宽谱近红外激光转换为宽谱太赫兹波，然后通过光束整形，形成长条状，照射在样品上，通过透射或反射的方式携带样品的太赫兹波光谱信息和一维空间信息，太赫兹波光谱信息在非线性太赫兹变换器件上，与产生自波长转换器件的单一波长的近红外光进行非线性频率变换，重新转换至近红外光信号，新产生的近红外光信号包含了样品的太赫兹波的光谱信息和一维空间信息，经过近红外光谱分光成像器件产生二维空间分布的近红外高光谱信号，并由近红外光成像器件进行数据采集和记录成数字信号，从而实现太赫兹波的高光谱成像。 2.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，激光光源包括但不限于纳秒脉冲激光器、皮秒脉冲激光器和飞秒脉冲激光器。 3.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，所述宽光谱激光产生器件的光学非线性频率变化方式包括但不限于光学参量变换、差频、和频和拉曼变换。 4.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，所述非线性频率变换器件和非线性太赫兹变换器件的非线性频率变换方式包括但不限于光学参量变换、差频和倍频。 5.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，所述近红外光谱分光成像器件获得在空间上分离的对应太赫兹光谱的近红外光谱，同时保留信号所携带的一维空间信息；近红外光谱分光成像器件包括但不限于光栅、声光可调谐滤光分光器件、棱镜分光器件、由光束控制器件和近红外焦平面阵列所组成的分光成像系统，以及由非共线相位匹配加光束控制器件和近红外焦平面阵列形成的分光成像系统。 6.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，近红外光成像器件对携带太赫兹光谱和一维空间信息的近红外光进行高光谱成像，同时记录下光谱信息和一维空间信息；近红外光成像器件包括但不限于硅基焦平面阵列、InGaAs基焦平面阵列和近红外至可见光波长变换器。 7.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，激光光源采用532nm波长纳秒脉冲的全固态激光光源，重复频率100Hz，脉冲宽度6ns，激光单脉冲能量为50mJ；宽光谱激光产生器件采用BBO晶体非共线相位匹配OPO架构，通过光束变换将部分来自于激光光源的激光以发散角方式入射到BBO晶体中，产生的宽光谱激光范围为900-1000nm，单脉冲能量为20uJ，波长转换器件为BBO晶体共线相位匹配OPO；非线性频率变换器件的非线性晶体采用BNA有机晶体，样品为压成圆形的空间上分离的葡萄糖粉末和蔗糖粉末，非线性太赫兹变换器件的非线性晶体采用BNA晶体，非线性频率变换方式采用共线差频的方式，近红外光谱分光成像器件为闪耀光栅，近红外光成像器件采用EMCCD。 8.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，激光光源采用532nm固体激光器，重复频率为100Hz，脉冲宽度6ns，单脉冲能量50mJ；宽光谱激光产生器件采用周期性极化LN晶体，产生的单脉冲能量100uJ，光谱宽度范围1360-1420nm，波长转换器件为采用共线相位匹配设计的KTP晶体，通过OPO光学参量振荡产生单一波长1357nm近红外激光，单脉冲能量为20uJ；非线性频率变换器件的非线性晶体采用DAST晶体，样品为使用葡萄糖粉末压制成0.5mm厚，边长2.5mm的正方形薄片，非线性太赫兹变换器件的非线性晶体采用DAST晶体，近红外光谱分光成像器为闪耀光栅，近红外光成像器件采用InGaAs近红外焦平面阵列。 9.根据权利要求1所述的基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统，其特征在于，激光光源采用532nm/1064nm双波长固体激光器，重复频率为100Hz，脉冲宽度6ns，532nm激光单脉冲能量30mJ，1064nm激光和532nm激光同源，能量为50mJ；宽光谱激光产生器件采用BBO晶体非共线相位匹配OPO架构，通过光束变换将来自于激光光源的532nm激光以0.1°的发散角方式入射到BBO晶体中，产生的光谱激光范围约为1069-1075nm，单脉冲能量为0.5mJ，非线性频率变换器件采用MgO:LiNbO3晶体耦合三棱柱高阻硅阵列，样品采用麦芽糖粉末压成的薄片，非线性太赫兹变换器件采用MgO:LiNbO3晶体耦合三棱柱高阻硅阵列，近红外光成像器件采用EMCCD。
所属类别：	发明专利