[发明专利]一种基于光子学技术的太赫兹成像系统

说明书

本发明提供一种基于光子学技术的太赫兹成像系统，包括光频梳产生模块、光混频器模块、扫描模块、移动平台、聚焦模块、太赫兹探测器模块和终端处理模块，其中，光频梳产生模块产生光拍频信号；光混频器模块将光拍频信号转化成太赫兹信号；扫描模块对太赫兹信号进行准直并聚集到待测物体上；移动平台带动待测物体移动，聚焦模块汇聚从待测物品上散射出来的太赫兹信号；太赫兹探测器模块将太赫兹信号转化成电信号；终端处理模块根据电信号得到待测物体的二维图像。本发明采用光频梳产生模块作为光源，能够消除图像中的干涉现象，显著提高成像质量，同时所需光功率只有掺铒光纤放大器源成像系统的百分之三十以下，大大降低系统成本。

技术领域

本发明涉及太赫兹成像领域，尤其涉及一种基于光子学技术的太赫兹成像系统。

背景技术

太赫兹(以下简称THz，1THz＝10¹²Hz)波段是指电磁波谱中频率从100 GHz到10THz的电磁波谱区域。由于THz波穿透力好且对人体无害，因而 THz成像在安检、快递包裹检查、医学成像中有着很大的应用前景。

利用基于光子学技术的THz成像系统采用光通信常用器件组成，一般包括激光器、调制器、光探测器等，其利用光探测器将激光信号转化为太赫兹信号发射，器件性能稳定且价格便宜，同时由于光纤中信号的损耗极低，系统的信号产生端与信号发射端可分离，从而使系统更易于小型化，降低了系统复杂度。在现有基于光子学技术的太赫兹成像系统中，信号产生端一般有两种方案：分别采用双激光器拍频和掺铒光纤放大器作光源。在采用双激光器拍频作光源的方案中，调整两个激光器激射的波长，令其间隔为所需太赫兹频率，但由于仅产生单一频率的太赫兹信号，相当于单色光源，太赫兹波发出后，由于光路中的透镜或镜子及待测物体表面存在反射，会产生干涉效应，导致成像质量变差、不清晰而边界模糊。图1示出了采用双激光器拍频作光源的成像结果，此处待测物体为放置在厚纸盒中的扳手，由于单色光源造成的干涉效应，背景中干涉条纹明显，且待测物体部分边界模糊，难于分辨。而若采用掺铒光纤放大器作光源，则可产生宽谱的非相干光，可显著降低干涉效应的影响，但由于掺铒光纤放大器输出光的带宽很宽，约为4THz，远远超出后端光探测器及太赫兹波探测器的带宽，很多光信号不能转化为太赫兹波发射，而将转化为热，从而造成后端探测器发热并降低性能，特别是当待测物体透过率低，需要较强信号照射时，很容易烧坏探测器，因而增加系统成本，且能量利用率低。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型的基于光子学技术的太赫兹成像系统，其具有较高的能量利用率，成本低，同时成像质量高。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于光子学技术的太赫兹成像系统，包括依次设置的光频梳产生模块、光混频器模块、扫描模块、移动平台、聚焦模块、太赫兹探测器模块和终端处理模块，其中，

所述光频梳产生模块设置为产生光拍频信号；

所述光混频器模块设置为将所述光拍频信号转化成太赫兹信号并将所述太赫兹信号发射至所述扫描模块；

所述扫描模块设置为对接收到的所述太赫兹信号进行准直并聚集到待测物体上；

所述移动平台设置为承载所述待测物体并带动所述待测物体移动；

所述聚焦模块设置为将从所述待测物品上散射出来的太赫兹信号汇聚至所述太赫兹探测器模块；

所述太赫兹探测器模块设置为将接收到的太赫兹信号转化成电信号并将所述电信号输出至所述终端处理模块；

所述终端处理模块设置为根据接收到的电信号得到所述待测物体的二维图像。

进一步地，所述光混频器模块由一个光混频器构成，所述太赫兹探测器模块由一个太赫兹探测器构成，所述移动平台为二维移动平台。