[发明专利]一种基于零阶贝塞尔波束的太赫兹反射成像系统

摘要

本发明公开了一种基于零阶贝塞尔波束的太赫兹反射成像系统，包括：太赫兹发射源、准直透镜、硅片、衍射元件、聚焦透镜、太赫兹探测器、样品台、样品台移动装置、锁相放大器以及控制模块；准直透镜、硅片、衍射元件以及样品台沿透射方向依次设置；硅片的中心位于透射波束的中心轴线上，并且与中心轴线夹角为45°；准直透镜和衍射元件的主光轴均位于透射波束的中心轴线上；衍射元件使得透射波束成为零阶贝塞尔波束；聚焦透镜的主光轴位于反射光路上并且与透射波束的中心轴线垂直；太赫兹探测器位于聚焦透镜的焦平面上；太赫兹探测器与锁相放大器相连；控制模块分别与样品台移动装置和锁相放大器相连。本发明可同时提供高成像质量和大景深。

主权项

1.一种基于零阶贝塞尔波束的太赫兹反射成像系统，其特征在于，包括：太赫兹发射源(1)、准直透镜(3)、硅片(4)、衍射元件(5)、聚焦透镜(6)、太赫兹探测器(7)、样品台(8)、样品台移动装置(9)、锁相放大器(10)以及控制模块(11)；所述太赫兹发射源(1)用于发射太赫兹高斯波束；所述准直透镜(3)、所述硅片(4)、所述衍射元件(5)以及所述样品台(8)沿太赫兹高斯波束的透射方向依次设置；所述硅片(4)的中心位于透射波束的中心轴线上，并且所述硅片(4)与透射波束的中心轴线夹角为45°；所述准直透镜(3)和所述衍射元件(5)的主光轴均位于透射波束的中心轴线上；所述样品台(8)垂直于透射波束的中心轴线；所述样品台(8)用于承载待成像的样品；所述准直透镜(3)用于对发散的太赫兹高斯波束进行准直；所述衍射元件(5)用于使得透射的太赫兹高斯波束成为零阶贝塞尔波束，以保证透射波束在传播过程中，在无衍射距离内横截面光强分布不变，从而扩展成像系统的景深，进而在保证成像分辨率的同时一方面扩大样品的成像厚度范围，降低对样品厚度的限制，另一方面扩大样品沿景深方向的位置范围，降低成像系统的调节难度；所述衍射元件(5)还用于使得经样品反射的反射波束平行传播；所述硅片(4)用于改变反射波束的光路，使得反射波束经所述硅片(4)反射后其传播方向与透射波束的中心轴线夹角为90°；所述聚焦透镜(6)的主光轴位于反射光路上并且与透射波束的中心轴线垂直；所述太赫兹探测器(7)位于所述聚焦透镜(6)的焦平面上；所述聚焦透镜(6)用于将平行传播的反射波束会聚至所述太赫兹探测器(7)；所述太赫兹探测器(7)与所述锁相放大器(10)相连；所述太赫兹探测器(7)用于将接收到的反射光强信号转换为光电流信号，并将光电流信号传输至所述锁相放大器(10)；所述锁相放大器(10)用于将接收到的光电流信号转变为电压信号并对电压信号进行放大和降噪处理；所述控制模块(11)分别与所述样品台移动装置(9)和所述锁相放大器(10)相连，所述控制模块(11)用于控制所述样品台移动装置(9)驱动所述样品台(8)沿不同方向移动，以实现对样品的完整成像，同时，所述控制模块(11)还从所述锁相放大器(10)读取电压信号值，并记录对应的成像位置信息，从而得到样品图像。