[发明专利]一种基于太赫兹单脉冲的快速超分辨成像方法及系统

权利要求书

1.一种基于太赫兹单脉冲的快速超分辨成像方法及系统，其特征在于，包括激光器(1)、激光分束器(2)、太赫兹波发射器(3)、三维载物台(4)、太赫兹波收集器(5)、倾斜脉冲产生器(6)、太赫兹波调制器(7)、探测器(8)、时间延迟器(9)和运动控制与图像处理系统(10)。

2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹单脉冲的快速超分辨成像方法及系统，其特征在于，利用激光分束器(2)将激光器(1)输出的飞秒激光(I)分成能量不同的两束光：泵浦光(II)和探测光(III)；泵浦光(II)驱动太赫兹波发射器(3)，辐射出太赫兹波(IV)，太赫兹波(IV)首先垂直透射穿过待成像样品(402)，然后依次入射到太赫兹波收集器(5)和太赫兹波调制器(7)；探测光(III)进入倾斜脉冲产生器(6)，发生脉冲前沿倾斜，变成倾斜探测光(V)，再入射到太赫兹波调制器(7)。

3.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹单脉冲的快速超分辨成像方法及系统，其特征在于，太赫兹波(IV)和倾斜探测光(V)在太赫兹波调制器(7)内发生调制作用，使得倾斜探测光(V)的偏振态发生变化，变成调制光(VI)；调制光(VI)垂直入射进入探测器(8)；时间延迟器(9)控制激光器(1)与探测器(8)之间的脉冲触发信号时间差，运动控制与图像处理系统(10)发送拍照指令给探测器(8)，以捕获实时成像信号，最后经过数据处理得到二维图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹单脉冲的快速超分辨成像方法及系统，其特征在于，三维载物台(4) 位于太赫兹波发射器(3)和太赫兹波收集器(5)之间，由陶瓷板(401)、待成像样品(402)和三维平移台(404)组成；其中待成像样品(402)紧贴在陶瓷板(401)背面，两者皆固定在三维平移台(404)上，并保证待成像样品(402)和陶瓷板(401)均位于空气等离子体丝(403)产生处。

5.根据权利要求2所述的一种基于太赫兹单脉冲的快速超分辨成像方法及系统，其特征在于，采用基于脉冲前沿倾斜的单脉冲检测方式对太赫兹波进行快速探测；倾斜脉冲产生器(6)由衰减片(601)、闪耀光栅(602)、探测光反射镜(603)和探测光聚焦透镜(604)构成，目的是使得探测光(III)发生脉冲前沿倾斜，变成倾斜探测光(V)。

6.根据权利要求3所述的一种基于太赫兹单脉冲的快速超分辨成像方法及系统，其特征在于，时间延迟器(9)用于补偿本系统中激光器(1)的电触发信号和科学级相机(804)接收到的调制光(VI)信号的时间延迟差，确保泵浦光(II)和探测光(III)光程差一致。

7.根据权利要求3所述的一种基于太赫兹单脉冲的快速超分辨成像方法及系统，其特征在于，待成像样品(402)按照“弓”字形逐点移动扫描时，科学级相机(804)获取有、无太赫兹波(IV)时的调制光(VI)的差值光斑图像信号；运动控制与图像处理系统(10)对该差值光斑图像进行坐标矫正并绘制对应的太赫兹波形，计算出该太赫兹波形的能量积分值并将其作为待成像样品(402)本次移动位置的拟合像素值；当待成像样品(402)完成所有的点移动扫描时，会得到一个二维拟合像素值矩阵；运动控制与图像处理系统(10)对该二维拟合像素值矩阵进行归一化处理，最后进行二维图像重构与图像预处理。