[发明专利]无透镜太赫兹波成像系统和方法

说明书

本发明提供了无透镜太赫兹波成像系统和方法，无需使用太赫兹波透镜，成像清晰度取决于目标离探测器的距离，分辨率取决于调制掩膜的分辨率，因而能够实现太赫兹波大景深无失真的成像，具有极大程度地降低成像系统的复杂度和减少系统的成本等诸多有益效果。

技术领域

本发明涉及太赫兹波成像技术领域，尤其涉及一种无透镜太赫兹波成像系统和方法。

背景技术

太赫兹波通常指的是频率在0.1THz-10THz(波长在3mm-30um)范围内的电磁辐射，属于宏观电子学向微观光子学过度的波段，在生物医学，安全检测以及通信领域表现出较高的应用价值。太赫兹波成像以其直观的特点展示了被成像目标在太赫兹波段的物理意义，而目前的成熟的太赫兹波成像技术是单点扫描成像和面阵成像。单点扫描成像中虽然成像的对比度高，信噪比大，但是图像分辨率受到扫描系统精度和系统焦点的影响，且机械扫描会降低采样的速度。而面阵成像虽然能够实时快速成像，但是为了使像面落入面阵探测器中，往往需要太赫兹波段透镜进行调焦，且面阵探测器对光源要求较高，造成系统复杂度高，成本高等问题。此外太赫兹透镜和反射镜对光路的整形和聚焦带来的光斑不均匀和离焦现象会直接影响太赫兹波成像质量。因此，如何避免因透镜造成的光源功率降低、成像分辨率下降以及搭建成像系统的成本过高，是本领域中亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种无透镜太赫兹波成像系统，主要包括：

光源装置1、光控调制器装置2以及信号解调器装置3；

所述光源装置1用于产生太赫兹波段激光对待成像目标进行照射；

所述光控调制器装置2受控于所述信号解调器装置3生成随机掩膜，从而对目标散射的光信号依次进行调制和光强检测；

所述信号解调器装置3对所述光强检测结果进行处理，重构目标图像。

进一步地，所述光源装置1由太赫兹量子级联激光器1.1、驱动电源1.2和压缩制冷机1.3组成；所述驱动电源1.2为所述太赫兹量子级联激光器1.1提供工作电压；所述压缩制冷机1.3使所述光源装置1的工作温度保持在20K。

进一步地，所述光控调制器装置2包括：硅基石墨烯2.1、液晶调制器2.2、泵浦光源2.3、热释电探测器2.4；

所述液晶调制器2.2受控于所述信号解调器装置3生成掩膜；

所述泵浦光源2.3产生的光信号对所述液晶调制器2.2进行照射，经所述液晶调制器2.2调制并反射至所述硅基石墨烯2.1，光强分布受到掩膜影响而改变分布，调制的泵浦光照射在硅基石墨烯2.1表面，根据光致载流子效应，光照部分的载流子浓度增加，对太赫兹波信号具有吸收性，达到对太赫兹波的调制效果；

所述热释电探测器2.4对经调制的目标散射光进行光强检测。

进一步地，所述信号解调器装置3包括计算机3.2和锁相放大器3.1；

所述锁相放大器3.1用于对经过所述光强检测结果进行收集；

所述计算机3.2用于控制所述光控调制器装置2生成随机掩膜，并根据所述述光强检测结果对目标进行图像重构。

进一步地，所述泵浦光源2.3产生的光为波长808nm，功率2W。

进一步地，所述液晶调制器2.2的分辨率为800*600。

进一步地，所述生成的所述随机掩膜为二值随机掩膜或伯努利掩膜。

进一步地，所述液晶调制器2.2可以替代为数字微镜元件。

进一步地，所述硅基石墨烯2.1可以替代为高阻硅或者砷化镓材料的器件。