[实用新型]一种基于光子学技术的太赫兹成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及太赫兹成像领域，尤其涉及一种基于光子学技术的太赫兹成像系统。

背景技术

太赫兹(以下简称THz，1THz＝10¹²Hz)波段是指电磁波谱中频率从100 GHz到10THz的电磁波谱区域。由于THz波穿透力好且对人体无害，因而 THz成像在安检、快递包裹检查、医学成像中有着很大的应用前景。

利用基于光子学技术的THz成像系统采用光通信常用器件组成，一般包括激光器、调制器、光探测器等，其利用光探测器将激光信号转化为太赫兹信号发射，器件性能稳定且价格便宜，同时由于光纤中信号的损耗极低，系统的信号产生端与信号发射端可分离，从而使系统更易于小型化，降低了系统复杂度。在现有基于光子学技术的太赫兹成像系统中，信号产生端一般有两种方案：分别采用双激光器拍频和掺铒光纤放大器作光源。在采用双激光器拍频作光源的方案中，调整两个激光器激射的波长，令其间隔为所需太赫兹频率，但由于仅产生单一频率的太赫兹信号，相当于单色光源，太赫兹波发出后，由于光路中的透镜或镜子及待测物体表面存在反射，会产生干涉效应，导致成像质量变差、不清晰而边界模糊。而若采用掺铒光纤放大器作光源，则可产生宽谱的非相干光，可显著降低干涉效应的影响，但由于掺铒光纤放大器输出光的带宽很宽，约为4THz，远远超出后端光探测器及太赫兹波探测器的带宽，很多光信号不能转化为太赫兹波发射，而将转化为热，从而造成后端探测器发热并降低性能，特别是当待测物体透过率低，需要较强信号照射时，很容易烧坏探测器，因而增加系统成本，且能量利用率低。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种新型的基于光子学技术的太赫兹成像系统，其具有较高的能量利用率，成本低，同时成像质量高。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于光子学技术的太赫兹成像系统，包括依次设置的光频梳产生模块、光混频器模块、扫描模块、移动平台、聚焦模块、太赫兹探测器模块和终端处理模块，其中，

所述光频梳产生模块设置为产生光拍频信号；

所述光混频器模块设置为将所述光拍频信号转化成太赫兹信号并将所述太赫兹信号发射至所述扫描模块；

所述扫描模块设置为对接收到的所述太赫兹信号进行准直并聚集到待测物体上；

所述移动平台设置为承载所述待测物体并带动所述待测物体移动；

所述聚焦模块设置为将从所述待测物品上散射出来的太赫兹信号汇聚至所述太赫兹探测器模块；

所述太赫兹探测器模块设置为将接收到的太赫兹信号转化成电信号并将所述电信号输出至所述终端处理模块；

所述终端处理模块设置为根据接收到的电信号得到所述待测物体的二维图像。

进一步地，所述光混频器模块由一个光混频器构成，所述太赫兹探测器模块由一个太赫兹探测器构成，所述移动平台为二维移动平台。

进一步地，所述光混频器模块为多个光混频器组成的光混频器阵列，所述太赫兹探测器模块为多个太赫兹探测器组成的太赫兹探测器阵列，所述移动平台为一维移动平台。

进一步地，所述光频梳产生模块包括射频信号源、第一激光器、第二激光器、与所述第一激光器和第二激光器分别连接的光耦合器、以及与所述光耦合器连接的调制模块，其中，所述调制模块由至少一个相位调制器和至少一个强度调制器级联而成，且每个所述相位调制器和强度调制器分别与所述射频信号源相连。

进一步地，所述成像系统还包括锁相放大模块，所述锁相放大模块包括连接在所述光频梳产生模块与所述光混频器模块之间的调制器、连接在所述太赫兹探测器模块与所述终端处理模块之间的锁相放大器、以及连接在所述调制器与所述锁相放大器之间的参考信号源。

进一步地，所述成像系统还包括连接在所述调制器与所述光混频器模块之间的光放大器。

优选地，所述移动平台与所述终端处理模块相连。

优选地，所述扫描模块和聚焦模块采用抛面镜实现。

优选地，所述光混频器采用光探测器实现。

优选地，所述太赫兹探测器采用肖特基二极管实现。

通过采用如上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：