[发明专利]一种基于克莱默-克朗尼格关系的太赫兹成像系统

说明书

本发明公开了一种基于克莱默‑克朗尼格关系的太赫兹成像系统，包括发送链路、自由空间光路、接收链路，发送链路发射的太赫兹信号经自由空间光路投射到被测产品后，被接收链路接收以成像；其中，发送链路采用基于电子学的太赫兹波发生源或基于光学的太赫兹波发生源，发射太赫兹信号；接收链路包括依次连接的太赫兹接收器、电放大器、采集模块以及K‑K成像信息处理模块，经太赫兹接收器接收并下变频太赫兹信号，经电放大器放大后，被采集模块采集到输入至K‑K成像信息处理模块，K‑K成像信息处理模块利用K‑K关系从太赫兹信号的幅度信息中恢复出相位信息，依据相位信息进行被测产品的成像。简化接收链路，配置更加灵活，能够成本。

技术领域

本发明属于成像领域，具体涉及一种基于克莱默-克朗尼格关系的太赫兹成像系统。

背景技术

近年来，人们不断对电磁波谱进行探索，在电子学领域和光学领域均取得了不小的进步。但是由于技术条件的限制，在微波和红外之间，还有一段频谱资源，即太赫兹频段(它的频率在100GHz～10THz之间)，一直处于未被充分利用的状态，所以也被称为太赫兹带隙(THz Gap)。太赫兹波具有一些独特的特性，对比目前各类应用于检测的电磁波来看，太赫兹辐射的光子能量低，仅有几毫电子伏特(meV)，所以待检测物质不容易被破坏。再比如，太赫兹波的辐射是非电离的，它在通过非极性介质材料时具有很好的穿透性并沿直线传播。另外，不同的物质对太赫兹信号表现出明显不同的THz特征谱。基于这些特性，太赫兹波在光谱学、非接触式和非破坏性二维成像等领域具有广阔的应用前景。

经文献检索发现，来自韩国的Hajun Song等人于2017年在Optic Express期刊上发表论文“Continuous-wave THz vector imaging system utilizing two-tone signalgeneration and self-mixing detection”。该文献提出了基于连续波的双音信号生成和平方律外差检测的THz矢量成像系统。该方法采用双边带抑制载波(DSB-SC)偏置的电光调制器和单行载流子光电二极管(UTC-PD)光电混合器产生双音信号，然后采用肖特基势垒二极管(SBD)探测器通过自混频检测两路THz信号并分析检测参量。该系统不需要在发射器和探测器之间共享参考信号来测量相位响应。该方法还可以避免外差检测中自激激光器的相位噪声问题。然而系统的接收端较为复杂。由于载波抑制调制方式的原因，需要射频本振，需要变频；由于锁相放大器的带宽限制，需要下变频以及低通滤波。这些混频和低通滤波的操作使接收端变得臃肿。

又经文献检索发现，来自德国的Tobias Harter等人于2020年在NaturePhotonics期刊上发表论文“Generalized Kramers–Kronig(K-K)receiver for coherentterahertz communications”。在该文献中，作者根据克莱默-克朗尼格关系，利用一个肖特基势垒二极管(SBD)，从光电流中数字重建复信号包络的幅度和相位。利用16QAM的调制技术，在300GHz载波频率将115Gbit/s的数据传输速率成功进行了110米距离的传输实验。然而该系统发送端有多个激光器，容易引入更多的相位噪声。只报告了克莱默-克朗尼格关系在太赫兹通信的应用。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供一种基于克莱默-克朗尼格关系(简称K-K关系)的太赫兹成像系统，利用K-K关系的原理，可以简化成像系统的接收链路，配置更加灵活，能够降低太赫兹成像系统的成本。

为实现上述发明目的，实施例提供的一种基于克莱默-克朗尼格关系的太赫兹成像系统，包括发送链路、自由空间光路、接收链路，所述发送链路发射的太赫兹信号经自由空间光路投射到被测产品后，被接收链路接收以成像；

其中，所述发送链路采用基于电子学的太赫兹波发生源或基于光学的太赫兹波发生源，发射太赫兹信号；