[发明专利]太赫兹成像仪

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹光学技术领域，更具体地，涉及太赫兹成像仪。

背景技术

太赫兹成像技术是太赫兹科学与技术中的关键组成部分。由于太赫兹辐射位于电磁波谱上微波与红外光之间的一个特殊频段，该频段太赫兹辐射的一个典型应用价值在于它的光谱。因为许多材料的振动和转动能级，以及分子间的氢键等弱相互作用的能级均在该频段，因此，太赫兹光谱能够给出材料的“指纹光谱”，可用于物质的成像。对于成像光源来说，传统的x射线拥有光子能量高，对物质有电离辐射等副作用，导致无法用于人体成像。相对于可见光和红外成像系统来说，太赫兹辐射形成的太赫兹波的波长更长，具有更好的穿透能力，更低的传输损耗，可用于浓烟、粉尘等复杂环境的成像应用，可穿透墙体对房屋内部进行扫描。对于毫米波来说，太赫兹波的频率更高，波长更短，可获得更高的成像空间分辨能力。太赫兹波对毛皮、衣物、纸张等具有很好的穿透能力，而对金属和水等极性液体穿透能力极差。因此，太赫兹成像可用于塑料凶器、陶瓷手枪、流体炸弹、人体炸弹等物体的检测和识别。同时，太赫兹波还可用于远距离探测地下雷场分布。

另外，太赫兹波对应生物分子的振动和转动等比较弱的能量，对应生物分子的特征能级，许多物质在太赫兹频段都有特征光谱，因此可与成像结合，实现特殊的谱学成像的功能，即在成像的同时，还能实现对物质的鉴别，在安防人体成像等方面拥有很大的应用潜能。

现有技术中，太赫兹成像技术已经被应用于泡沫的无损检测、药物监测、邮件检测、炸药识别等。大多数的太赫兹成像系统均采用机械扫描的方式，将被扫描的待测物体放置在一个二维移动平移台上，对待测物体逐点扫描。这种机械扫描的方式限制了太赫兹成像的速度。对于一个尺寸为100×100mm²的被成像区域或待测物体，要想获得成像分辨率为0.25mm的图像，大约需要6分钟。实时的太赫兹成像系统可通过采用焦平面阵列探测器的方式来实现，但这样的系统复杂度更高且成本高，且需要一个高亮度的太赫兹发生装置。基于发电式传感器的方式可实现视频速率(一般正常的视频速率在30帧左右)的太赫兹成像，但需要巨大的、且价格昂贵的放大级飞秒激光器。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种太赫兹成像仪。

一方面，本发明提供了一种太赫兹成像仪，包括：第一会聚装置、太赫兹窄带滤波片、太赫兹相机和至少一个太赫兹波产生装置；

所述至少一个太赫兹波产生装置用于产生预设能量级的太赫兹波，所述太赫兹窄带滤波片、所述第一会聚装置和所述太赫兹相机均设置在所述太赫兹波的传输路径上，所述太赫兹波经所述第一会聚装置会聚至所述太赫兹相机；

所述太赫兹窄带滤波片设置在所述太赫兹波产生装置与所述第一会聚装置之间或者设置在所述第一会聚装置与所述太赫兹相机之间，所述太赫兹窄带滤波片用于获取预设波段的太赫兹波。

优选地，所述成像仪还包括第一准直装置；

所述第一准直装置设置在所述太赫兹波的传输路径上，且设置在所述太赫兹波产生装置与所述第一会聚装置之间，所述第一准直装置将所述太赫兹波进行准直，经准直后的太赫兹波再经过所述第一会聚装置会聚至所述太赫兹相机上。

优选地，所述成像仪中包括多个太赫兹窄带滤波片，所述多个太赫兹窄带滤波片均设置在固定板上；

所述固定板上设置有与所述太赫兹窄带滤波片数量相同的通孔，每一通孔用于固定一太赫兹窄带滤波片；

所述固定板垂直设置在所述太赫兹波的传输路径上。

优选地，所述成像仪中还包括：旋转电机，所述固定板与所述旋转电机连接。

优选地，所述固定板为圆形固定板，所述圆形固定板上沿圆周方向设置有与所述太赫兹窄带滤波片数量相同的通孔；

每一通孔均沿所述圆形固定板的半径方向设置，且每两相邻通孔与所述圆形固定板圆心连线之间的夹角相等。

优选地，所述成像仪中还包括：第二准直装置和第二会聚装置；

所述太赫兹波经所述第一会聚装置会聚至所述第二准直装置的一个焦点上，并经所述第二准直装置准直后入射至所述第二会聚装置上，经所述第二会聚装置会聚至所述太赫兹相机上。

优选地，所述第一准直装置、第一会聚装置、第二准直装置和第二会聚装置均为透镜；

或所述第一准直装置、第一会聚装置、第二准直装置和第二会聚装置均为离轴抛物面镜。

优选地，所述太赫兹波产生装置包括：光栅、半波片、成像单元和铌酸锂晶体；