[发明专利]一种多功能太赫兹波成像系统及成像方法

摘要

本发明提供了一种多功能太赫兹成像系统，包括太赫兹波发射部，用于发射太赫兹波，并将其发散成平行波；分束部，用于将太赫兹波分成相互垂直的第一光束和第二光束；平面图像获取部，设置于第一光束的光路上，用于获取待检样品的平面太赫兹波图像信息；相干截面图像获取部，设置于第二光束的光路上，用于获取待检样品不同深度截面的太赫兹波图像信息；成像处理及显示部，用于处理图像信息，构建出待检样品的太赫兹平面图像以及相干截面图像，同时将所有的相干截面图像进行合成，获取待检样品的太赫兹三维图像；以及控制部。其中，平面图像获取部和相干截面图像获取部均带有合成编码掩膜版，通过掩膜版的变换完成对样品信息的编码过程。

主权项

1.一种多功能太赫兹波成像系统，用于同时获取待检样品的太赫兹平面图像以及太赫兹三维图像，具有太赫兹波发射部，包括太赫兹波发射器以及光分散单元，所述太赫兹波发射器用于发射太赫兹波，所述光分散单元用于将所述太赫兹波分散成平行波，分束部，设置于所述太赫兹波光路上，用于将所述太赫兹波分成相互垂直的第一光束和第二光束，其特征在于，还包括：平面图像获取部，设置于所述第一光束的光路上，用于获取所述待检样品的平面太赫兹波图像信息；相干截面图像获取部，设置于所述第二光束的光路上，用于获取所述待检样品不同深度截面的太赫兹波图像信息；成像处理及显示部，用于处理所述平面太赫兹波图像信息，构建出所述待检样品的太赫兹平面图像；并且用于处理所述待检样品不同深度的截面的太赫兹波图像信息，构建出相干截面图像，同时将所有的所述相干截面图像进行合成，获取所述待检样品的太赫兹三维图像；以及控制部，用于控制所述太赫兹波发射部、所述分束部、所述平面图像获取部、所述相干截面图像获取部以及所述成像处理及显示部，其中，所述平面图像获取部包括依次设置的：载物台，为中间带有方形孔的金属块，所述方形孔用于承载所述待检样品；第一空间调制单元，用于不断改变所述太赫兹波的透过率，从而获得不同的含有所述待检样品表面信息的太赫兹波；第一太赫兹波汇聚单元，用于汇聚所述太赫兹波；以及第一探测器，用于收集被汇聚的所述太赫兹波，所述相干截面图像获取部包括位于所述分束部上方的可移动式反射单元以及位于所述分束部的下方的第二空间调制单元、第二太赫兹波汇聚单元以及第二探测器，所述反射单元用于反射所述第二光束中的太赫兹波，经反射的所述第二光束作为参考光与所述第一光束中被所述待检样品反射回且又经所述分束部反射的太赫兹波叠加形成相干光束，所述相干光束穿过所述第二空间调制单元后被所述第二太赫兹波汇聚单元汇聚，而后被所述第二探测器收集，所述可移动式反射单元，包括移动平台、位于所述移动平台上的反射镜以及带动所述移动平台的步进电机，所述移动平台在所述步进电机的带动下用于改变所述反射镜的前后位置，进而改变所述参考光的光路长度，从而对所述待检样品不同深度的截面进行扫描，所述第一空间调制单元和所述第二空间调制单元合为一体，为基于光控方式的掩膜转换模块，所述基于光控方式的掩膜转换模块包括：投影仪，用于出射投影光束；准直透镜，设置于所述投影光束的光路上，用于准直所述投影光束；分束器，用于将经过准直的所述投影光束分成透射光束和反射光束；反射镜组，包含第一反射镜以及第二反射镜，所述第一反射镜位于所述载物台的后方，所述第二反射镜位于所述分束部的下方，所述第一反射镜用于反射所述反射光束，所述第二反射镜用于反射所述透射光束；高阻硅组件，包括分别设置于所述第一反射镜的后方以及所述第二反射镜的下方的第一高阻硅以及第二高阻硅，用于吸收经所述第一反射镜以及所述第二反射镜反射的光束，产生光生载流子，所述投影仪中的投影图案中包含允许所述太赫兹波透过的黑色像素以及不允许所述太赫兹波透过的白色像素，所述投影仪通过变换所述投影图案，形成成像编码，实现对所述太赫兹波的空间调制。