[发明专利]一种多频段太赫兹调频连续波透射与反射成像系统

说明书

本发明公开了一种多频段太赫兹调频连续波透射与反射成像系统，系统包括太赫兹收发一体模块，太赫兹接收模块、抛物面镜，分束镜，待测样品。利用空间复用技术设计了六频段的太赫兹准光成像系统，具有透射与反射同时成像优势，并可实现样品在太赫兹多频段即超宽带下透反射信息的获取，配合二维机械扫描可实现对物体的高分辨率三维成像。既可以获取样品的透射和反射信息，又可获取样品在多个太赫兹频段即大带宽下的信息，极大提升了系统距离向分辨率，从而获取更为精确的样品信息。

技术领域

本发明属于太赫兹成像的技术领域，涉及一种太赫兹调频连续波成像系统，尤其是涉及一种多频段太赫兹调频连续波透射与反射成像系统。

背景技术

太赫兹波(0.1-10THz，0.03-3mm)位于微波与红外之间，具有高穿透性和非电离性。相对于微波毫米波成像，太赫兹波因其更短的波长和更大的带宽，可以获得更佳的成像分辨率；相对于X射线与超声波成像，可以实现非电离无接触检测。因此，太赫兹成像凭借其独特优势，成为无损检测中一种新型且重要的补充手段。目前太赫兹无损检测三维成像技术可大致分为三类，一是基于点频源的太赫兹层析成像，二是太赫兹时域光谱成像，三是基于扫频源的太赫兹调频连续波成像。相比于前两种成像方式，太赫兹调频连续波成像因其具有高功率、小型化、成像速度快等特点，已广泛应用于无损检测领域中。

目前太赫兹调频连续波实孔径成像系统均是单频段透射或反射的单一成像模式。单一成像模式仅能获取样品透射或反射的信息，导致所获取样品信息量少且不精确。并且单频段的工作方式使得系统带宽受限，制约了距离向分辨率，不利于高精度的无损检测应用。

因此针对以上问题，本发明提出一种多频段太赫兹调频连续波透射与反射成像系统。

发明内容

本发明的技术方案如下：

一种多频段太赫兹调频连续波准光成像系统包括：太赫兹收发一体模块，太赫兹接收模块、抛物面镜，分束镜，待测样品。

整体系统采用二次曲面反射镜对光束进行整形，可最大程度减少使用透镜带来的功率损耗，并可矫正像差。

喇叭天线以对角喇叭或圆锥喇叭天线最优，可保证天线方向图E面和H面的对称性及较高的辐射效率。

分束镜为高阻硅材料，其透反能量比为54％:46％，光路中呈45°放置，发射光路利用其透射特性，接收光路利用其反射特性。

本成像系统采用准光共焦设计，准光原理及器件相对位置关系为：以第一、二频段为例，第一、二频段太赫兹收发一体模块1和2辐射出垂直极化或水平极化的太赫兹球面波，分别经分束镜7透射和反射，经抛物面镜10准直为平行光束，依次经过分束镜13和抛物面镜14聚焦至样品20表面，携带样品信息的反射光束以反射角α反射回抛物面镜14并准直为平行光束，经分束镜13反射至抛物面镜15聚焦，经抛物面镜16准直，准直光束经过抛物面镜17聚焦，被第一频段太赫兹收发模块1和第一频段太赫兹收发模块2接收。携带样品信息的透射光束经抛物面镜21准直，经分束镜22和抛物面镜25聚焦，经分束镜28被第一、二频段太赫兹接收模块29和30接收。相对位置关系为第一频段喇叭天线的口面中心与分束镜7中心和抛物面镜10口面中心重合，且第一频段和第二频段喇叭天线相位中心和抛物面镜10焦点重合。分束镜13呈45°放置，其中心与抛物面镜14整体中心重合，样品20位于抛物面镜14的焦平面处。抛物面镜15分别于分束镜13和抛物面镜16的中心重合。抛物面镜17、18与19的几何中心与抛物面镜16中心重合。分束镜7、8与9分别与抛物面镜17、18与19中心重合，且抛物面镜17、18与19的焦点与六个收发模块天线的等相位中心重合。抛物面镜21与抛物面镜14共焦放置，且与分束镜22、抛物面镜23-25的中心重合。分束镜26-28中心与六个接收模块29-34天线口面中心重合，且成45°放置。六个接收模块29-34天线等相位中心与抛物面镜23、24、25焦点重合。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：