[发明专利]基于透射型频控波束扫描器件的太赫兹成像系统

说明书

一种基于透射型频控波束扫描器件的太赫兹成像系统，包括：高斯波束馈源、抛物型反射面、透射型频控波束扫描器件、透镜一、平面反射镜、透镜二、测量信号接收模块以及数据处理模块，其中，所述高斯波束馈源发出的波束经所述抛物型反射面准直聚焦到所述透射型频控波束扫描器件上，衍射出的衍射波束经过所述透镜一、平面反射镜、透镜二聚焦照射到被测对象上，实现在竖直方向上的波束扫描；不同频率的波束照射到透射型频控波束扫描器件上，衍射波束出射角度不一样，从而实现在水平方向上的波束扫描。本发明的基于透射型频控波束扫描器件的太赫兹成像系统能够实现两维快速成像，具有高帧率、大视场、高分辨等特点。

技术领域

本发明属于太赫兹技术领域，具体涉及一种基于透射型频控波束扫描器件的太赫兹成像系统。

背景技术

太赫兹波一般是指频率在0.1～10THz(波长在3mm～30μm)之间的电磁波，由于所处的频段位于微波与红外频谱之间，属于宏观电子学向微观电子学过渡的范围，具有宽频带、穿透性、高分辨、指纹谱的特性。

太赫兹波的光子能量低，对生物组织不会产生光损伤及光致电离效应，在生物医学和无损探测等领域具有重大的应用价值；THz波能够穿透衣物、塑料等非极性材料，可用于安检成像；太赫兹波段的波长短，探测分辨率高，可用于航天和空间遥感等领域。

其中应用于安全检测领域的太赫兹成像技术是各个国家都在积极开展研究的技术，将太赫兹成像系统放到机场安检及重要场所的入口处，可以实现非接触的安全检测，可以透过衣服等遮挡物探测到藏匿在人身上毒品、炸药、枪支、匕首等危险违禁物品。现在已经研制出的太赫兹成像原理样机，如美国PNL实验室在2009年研制的0.345THz～0.355THz扫描三维成像系统，美国JPL实验室在2011年研制的0.66THz～0.69THz调频连续波三维成像系统，这些系统都是利用一个或多个反射面的转动来实现二维波束扫描，成像时间长达数秒钟，这在实际应用中是极为耗时的。目前国内外在太赫兹快速成像方面能够实现数秒一副图像，在高帧率成像方面还未见成果出现，也没有高帧率成像方法的研究。

目前，采用人工电磁表面实现频率扫描多见于反射栅频控波束扫描器件。反射栅形式的频控波束扫描器件是将入射波照射到反射单元上，衍射出扫描波束。在实际扫描成像应用中，很容易造成入射波与衍射扫描波束之间的重叠，不利于完全区分开入射波束和衍射波束。因此，开展新的成像方法的研究极具价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于透射型频控波束扫描器件的太赫兹成像系统，以便解决上述问题的至少之一。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种基于透射型频控波束扫描器件的太赫兹成像系统，包括：高斯波束馈源、抛物型反射面、透射型频控波束扫描器件、透镜一、平面反射镜、透镜二、测量信号接收模块以及数据处理模块；其中，被测对象置于所述透镜二的远离所述平面反射镜一侧，所述高斯波束馈源发出的波束经所述抛物型反射面准直聚焦到所述透射型频控波束扫描器件上，衍射出的衍射波束经过所述透镜一到达所述平面反射镜，通过所述平面反射镜的旋转，将所述衍射波束经过所述透镜二聚焦照射到被测对象上，实现在竖直方向上的波束扫描；不同频率的波束照射到透射型频控波束扫描器件上，衍射波束出射角度不一样，从而实现在水平方向上的波束扫描；波束照射到被测对象上后的反射波沿着原出射光路返回，经过分束器被所述测量信号接收模块接收并传给所述数据处理模块，从而得到被测对象的信息。

优选地，所述高斯波束馈源的E面、H面3dB波束宽度相同。

优选地，所述高斯波束馈源为喇叭天线或馈源天线。

优选地，所述抛物型反射面具有准直扩束作用；所述透镜一和所述透镜二具有聚焦和扩大视场作用。

优选地，所述抛物型反射面、所述透镜一以及所述透镜二的尺寸为其所在位置处的高斯波束宽度的1.2倍。