[发明专利]应用于太赫兹信号的光斑成像装置及光斑成像方法

说明书

本公开提供一种应用于太赫兹信号的光斑成像装置及光斑成像方法，装置包括：太赫兹信号发射模块，用于产生并准直扩束太赫兹信号；分束模块，用于接收并分束太赫兹信号得到并输出探测信号；阶梯形标准具反射模块包括阶梯形标准具，阶梯形标准具包括n级阶梯，阶梯形标准具用于接收探测信号，以预设角度步长绕旋转轴进行转动，以便在不同角度处反射探测信号，得到n个反射的探测信号，n个反射的探测信号返回分束模块，得到并输出n个反射信号；反射信号表征n级阶梯对应的n个时域峰值的强度；太赫兹信号接收模块，用于会聚并处理n个反射信号，得到太赫兹信号的光斑能量强度分布图像。

技术领域

本公开涉及激光光斑测量仪器技术领域，尤其涉及一种应用于太赫兹信号的光斑成像装置及光斑成像方法。

背景技术

太赫兹频段为毫米波到红外波之间的过渡频段，覆盖一个较大的带宽范围，不同于其他电磁辐射波束，太赫兹波束兼具电子学和光学的特性，这使得太赫兹波束在医学、军事、通信、光谱学、安检质检等领域具有广泛应用前景。在相关应用中，太赫兹脉冲对应的时域太赫兹信号可以通过太赫兹时域光谱(THz-Time Domain Spectroscopy，THz-TDS)系统进行测量，基于对THz–TDS的分析可以实现测量太赫兹波束的光束质量和传输规律。

在实现本公开发明构思的过程中，发明人发现相关技术中一般会存在以下问题：从TDS发射的绝对功率非常有限，基于光子或热检测的太赫兹范围内的焦平面阵列灵敏度较差，相关技术中的以及基于二维光电采样方法也较难实现在光学系统之后直接测量大尺寸的准直太赫兹光束；针对THz–TDS的现有成像装置获取的太赫兹波束成像分辨率较低，或者调节成像装置过程较复杂，且容易产生误差。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种应用于太赫兹信号的光斑成像装置及光斑成像方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题。

本公开的一个方面，提供了一种应用于太赫兹信号的光斑成像装置。应用于太赫兹信号的光斑成像装置包括：太赫兹信号发射模块，用于产生并准直扩束上述太赫兹信号；分束模块，用于接收并分束上述太赫兹信号，得到并输出探测信号；阶梯形标准具反射模块，上述阶梯形标准具反射模块包括阶梯形标准具，上述阶梯形标准具包括n级阶梯，上述阶梯形标准具用于接收上述探测信号，以预设角度步长绕旋转轴进行转动，以便在不同角度处反射上述探测信号，得到n个反射的探测信号，上述旋转轴的方向与上述探测信号传播方向平行，上述旋转轴穿过上述阶梯形标准具对称中心，上述n个反射的探测信号返回上述分束模块，上述分束模块根据返回的上述n个反射的探测信号得到并输出n个反射信号；其中，n为正整数，上述预设角度为180°整除n得到的，每一上述反射信号表征n级阶梯对应的n个时域峰值的强度；太赫兹信号接收模块，用于会聚并处理n个上述反射信号，得到上述太赫兹信号的光斑能量强度分布图像，上述光斑能量强度分布图像为n×n大小的像素点阵，上述像素点阵为根据上述阶梯形标准具得到的，上述像素点阵能量强度为根据n个上述反射信号得到的。

根据本公开的实施例，上述阶梯包括反射面，上述反射面所在的平面垂直于上述转轴旋所在平面，上述反射面用于反射上述探测信号；在上述阶梯形标准具位于初始位置的情况下，获取上述n个反射面长度方向上对应的中心线，得到n条水平线；在上述阶梯形标准具转动到与上述初始位置垂直的情况下，获取上述n个反射面长度方向上对应的中心线，得到n条垂直线；根据上述n条水平线和上述n条垂直线得到的n×n个交点；以上述n×n个交点为像素点中心，上述反射面宽度为像素点边长，构建上述n×n大小的像素点阵。

根据本公开的实施例，上述太赫兹信号发射模块包括：发射端光电导天线和发射端离轴抛面镜；上述发射端光电导天线端口设置于上述发射端离轴抛面镜的焦点位置，用于产生上述太赫兹信号；上述发射端离轴抛面镜，用于对上述太赫兹信号进行准直和扩束操作，并输出上述太赫兹信号。