[发明专利]太赫兹波的高分辨成像装置

说明书

本发明提供一种太赫兹波的高分辨成像装置，属于光电技术领域，以提供一种太赫兹波的高分辨成像装置来实现对太赫兹波的成像。该太赫兹波的高分辨成像装置包括成像阵列、可替换的窄带滤光片、CCD图像传感器和图像处理系统，所述成像阵列包括多个成像单元，每个成像单元由原子蒸汽池、第一激发光耦合系统和第二激发光耦合系统构成；每个成像单元中的原子蒸汽池中填充有碱金属原子和缓冲气体，第一激发光耦合系统和第二激发光耦合系统分别设置于原子蒸汽池两端；可替换的窄带滤光片设置于成像阵列后面；CCD图像传感器的输入端与可替换的窄带滤光片连接，CCD图像传感器的输出端与图像处理系统的输入端连接。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种太赫兹波的高分辨成像装置。

背景技术

太赫兹(THz)波指的是频率为0.1～10THz电磁波辐射，其波长范围为0.03～3mm，介于无线电波和光波之间。太赫兹波具有穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等技术特性，可以应用于国防、国土安全、天文、医疗、科学研究等诸多领域，因此，太赫兹波成为当今国际上物理研究领域的一项极为重要的前沿技术。利用太赫兹波进行成像是一门新兴的技术，已经被广泛应用于安全、生物、医学、天文和空间技术等各个领域。因此，如何实现太赫兹波的成像受到社会各界的普遍关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种太赫兹波的高分辨成像装置，以通过该装置实现对太赫兹波的成像。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种太赫兹波的高分辨成像装置，包括成像阵列、可替换的窄带滤光片、CCD图像传感器和图像处理系统，所述成像阵列包括多个成像单元，每个成像单元由原子蒸汽池、第一激发光耦合系统和第二激发光耦合系统构成；每个成像单元中的原子蒸汽池中填充有碱金属原子和缓冲气体，第一激发光耦合系统和第二激发光耦合系统分别设置于原子蒸汽池两端；可替换的窄带滤光片设置于成像阵列后面；CCD图像传感器的输入端与可替换的窄带滤光片连接，CCD图像传感器的输出端与图像处理系统的输入端连接；

所述原子蒸汽池中的碱金属原子在第一激发光耦合系统产生的第一激发光的作用下，由基态向第一激发态跃迁；然后，调节第二激发光耦合系统产生的第二激发光的频率，使碱金属原子由第一激发态向指定中间态跃迁，指定中间态为介于第一激发态和第二激发态之间的一个中间激发态，第二激发态与第一激发态的能量之间的关系满足其中，表示普朗克常量，v表示第二激发光的频率，Δ表示激发光的失谐，E₁表示碱金属原子在第一激发态下的能量，E₂表示碱金属原子在第二激发态下的能量；被测太赫兹波垂直射入原子蒸汽池的感光面，碱金属原子在被测太赫兹波的作用下，由指定中间态向第三激发态转移，并在第三激发态下形成原子布居，其中，碱金属原子在第二激发态和第三激发态下的能量、被测太赫兹波的频率和激发光的失谐之间的关系满足v_T表示被测太赫兹波的频率，E₃表示碱金属原子在第三激发态下的能量；处于第三激发态的原子在自发辐射时将产生多个频率的自发辐射光，自发辐射光经可替换的窄带滤光片选择后进入CCD图像传感器，由CCD图像传感器将被选择的自发辐射光的光信号转换为电信号后，电信号输入图像处理系统，由图像处理系统成像；根据图像处理系统成像输出的荧光强度确定太赫兹波的强度，被选择的自发辐射光的频率即为被测太赫兹波的频率。

可选地，所述碱金属原子为钾、铷或铯。

可选地，所述缓冲气体为惰性气体。

可选地，所述原子蒸汽池为光波导型的原子蒸汽池。

本发明的有益效果是：