[发明专利]太赫兹偏振实时成像的方法

说明书

技术领域

本发明有关一种成像的方法，特别是一种太赫兹偏振实时成像的方法。

背景技术

光波的基本信息量主要包括四个部分，分别是振幅、频率、相位和偏振。人类最先能探测到的是可见光的振幅信息，获得的图像是黑白图像；随着探测材料的发展可以探测到光波的频率信息，振幅和频率信息的结合可以显示彩色的图像；利用全息技术，人类现在可能够探测光波的相位信息。偏振作为光的一个本性，对其探测可以获得非常丰富的光学信息，对于偏振成像的研究在近年迅速成为国内外成像技术的研究重点。

红外偏振成像技术作为偏振成像的一个重要分支，相比于传统的红外成像技术具有以下优势：

1)偏振测量无需准确的辐射量校准就可以达到相当高的精度，这是由于偏振度是振幅之比，偏振成像不受成像设备老化或周围环境变化的影响；

2)根据国外文献的报道，自然环境中地物背景的红外偏振度很小，而金属目标的红外偏振度相对较大，因此利用红外偏振技术进行军事识别具有明显的优势；

3)红外偏振成像系统在获得偏振测量结果的同时，还能提供辐射量的数据。

红外偏振成像技术具有广泛的军用和民用前景。目前主要应用于：探测隐藏或伪装的目标、探测物体温度的细微变化、对海面和水下的目标进行识别和探测、在烟尘环境下的导航、辨识金属和绝缘体、医学成像、物体特征识别、检测材料的物理特性等。

太赫兹辐射是一种远红外辐射，其波长范围为30um-3mm，这是人类最后一个没有开发的电磁波段。近十几年来，随着超快激光技术的发展，为太赫兹辐射提供了稳定的光源和探测器，太赫兹光谱与成像技术逐渐引起人们的广泛关注。相对于其他电磁波段，太赫兹辐射具有以下优势：

1)瞬态性：太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级，不但可以方便地对各种材料(包括液体、半导体、超导体、生物样品等)进行时间分辨的研究，而且通过电光采样测量技术，能够有效地抑制背景辐射噪声的干扰；

2)宽带性：太赫兹脉冲源通常只包含若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从几个GHz至几十THz的范围，便于在大的范围里分析物质的光谱性质；

3)相干性：太赫兹时域光谱技术的相干测量技术能够直接测量太赫兹电场的振幅和相位，可以方便地提取样品的折射率、吸收系数；

4)低能性：太赫兹光子的能量只有毫电子伏特，与X射线相比，不会因为电离而破坏被测物质，从而可以安全地进行生物医学方面的检测和诊断；

5)穿透性：太赫兹辐射对于很多非极性绝缘物质，例如硬纸板、塑料、纺织物等包装材料都有很高的穿透特性，可以与X射线技术形成互补，用于对藏匿物体进行探测；

6)惧水性：大多数极性分子如水分子、氨分子等对太赫兹辐射有强烈的吸收，可以通过分析它们的特征谱，研究物质含水量或者进行产品质量控制；

7)光谱的特征吸收：由于许多极性大分子的振动和转动能级正好处于太赫兹频带范围，使太赫兹光谱技术在分析和研究大分子方面有着广阔的应用前景。

目前，太赫兹脉冲实时成像技术在太赫兹的研究中是最具有应用前景的技术之一，它有效地融合太赫兹成像技术与时域光谱技术的优势，不但可以快速地获取物体大阵列图像信息，并且还可以对物质的物理化学特性进行光谱分析，从而对物体整体的光学性质进行精确的测定。

但是，当前已经报道过的太赫兹实时成像系统主要是针对太赫兹辐射的单一偏振分量进行探测，如果可以获取太赫兹辐射的不同偏振分量，将大大丰富太赫兹实时成像系统的应用范围，使得太赫兹成像技术在军事目标识别、安全检查、医学成像、生物研究以及众多基础研究领域具有更强的应用空间。

发明内容

本发明提供一种太赫兹偏振实时成像的方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题：只能对太赫兹辐射的单一偏振分量进行探测，应用范围窄，探测精度不够高。

一种太赫兹偏振实时成像的方法，包括如下步骤：

(1)将待测样品放入太赫兹偏振实时成像装置中；

(2)连续改变泵浦光和探测光的光程差，测量经过样品的太赫兹脉冲的一个偏振分量Ex；

(3)改变探测光的偏振态，再次连续改变泵浦光和探测光的光程差，测量太赫兹脉冲的另一偏振分量Ey；

(4)将样品的两组太赫兹偏振分量进行处理，并形成相对强度图像。

其中，步骤(2)(3)中所述的测量太赫兹脉冲的两个偏振分量为：测量太赫兹脉冲的水平偏振分量和竖直偏振分量。