[发明专利]用于太赫兹图像的高对比度、近实时采集的系统和方法

权利要求书

1.一种用于采集物体的经上转换的太赫兹图像的方法，该方法包括：

(a)用连续波太赫兹成像光束照射该物体，该太赫兹成像光束由在0.05THz与10THz之间的太赫兹频率、太赫兹频带宽度和太赫兹平均功率表征；

(b)收集该太赫兹成像光束的至少一部分，该太赫兹成像光束通过该物体或围绕该物体透射或从该物体反射或散射，并且引导该部分作为太赫兹图像光束传播透过非线性光学介质，其中该太赫兹图像光束由该非线性光学介质处的太赫兹图像光束尺寸表征；

(c)引导连续波上转换光束传播透过该非线性光学介质，其中该上转换光束与该太赫兹图像光束在该非线性光学介质中至少部分地在空间上重叠并且由上转换波长、上转换频带宽度、上转换平均功率和该非线性光学介质处的上转换光束尺寸表征；

(d)通过该太赫兹图像光束和该上转换光束在该非线性光学介质中的非线性光学相互作用，上转换该太赫兹图像光束的至少一部分以形成经上转换的图像光束，该经上转换的图像光束由该太赫兹图像光束与该上转换光束之间的和频或差频生成产生的一个或两个波长表征；

(e)使用图像检测器接收该经上转换的图像光束的至少一部分，并通过该图像检测器检测通过该经上转换的图像光束形成于该图像检测器处的经上转换的图像；以及

(f)使用图像滤波元件，允许小于以10⁶计的1份该上转换光束到达该图像检测器，

(g)其中该太赫兹平均功率大于0.1W，该上转换波长在400nm与3500nm之间，该上转换频带宽度小于0.1nm，并且该上转换平均功率大于1W。

2.如权利要求1所述的方法，其中该上转换波长在1000nm与1100nm之间，该上转换频带宽度小于0.01nm，并且该上转换平均功率大于10W。

3.如权利要求1所述的方法，其中该上转换波长在1500nm与1600nm之间，该上转换频带宽度小于0.01nm，并且该上转换平均功率大于5W。

4.如权利要求1所述的方法，其中该上转换光束的光源为固态激光器、光纤激光器或半导体激光器。

5.如权利要求1所述的方法，其中该太赫兹频率小于3Thz，并且该太赫兹平均功率大于0.3W。

6.如权利要求1所述的方法，其中该太赫兹频率小于1.6Thz，并且该太赫兹平均功率大于0.5W。

7.如权利要求1所述的方法，其中该太赫兹成像光束的光源包括返波型振荡器、一个或多个太赫兹放大器或一个或多个谐波发生器。

8.如权利要求1所述的方法，其中该图像滤波元件包括一个或多个波长相关的滤波器。

9.如权利要求8所述的方法，其中该一个或多个波长相关的滤波器中的至少一个包括短通或长通滤波器，该滤波器具有在该上转换波长与经上转换的图像波长中的一个之间的标称截止波长。

10.如权利要求8所述的方法，其中该一个或多个波长相关的滤波器中的至少一个包括陷波滤波器，该陷波滤波器具有包括该上转换波长的带阻频带宽度。

11.如权利要求1所述的方法，其中该上转换光束和该经上转换的图像光束相对于彼此基本上正交偏振，并且该图像滤波元件包括被安排成基本上阻挡该上转换光束的一个或多个偏振器。

12.如权利要求1所述的方法，其中该非线性光学介质被安排成使得该非线性光学相互作用为准相位匹配过程。

13.如权利要求12所述的方法，其中该非线性光学介质包括非线性光学材料的两个或多个光学接触片的堆叠体。