[发明专利]一种以Bessel波束为探针的太赫兹叠层成像方法和系统

权利要求书

1.一种以Bessel波束为探针的太赫兹叠层成像方法，其特征在于，该方法包括：

使用Bessel波束作为照明探针，在Bessel波束的无衍射区域内、垂直于波束传播方向的平面内照明探针与样品之间进行相对移动，在记录面采集不同样品位置对应远场衍射图像的强度分布，基于探测得到的强度分布进行图像重建，获得样品的吸收系数和相位信息，以及照明探针在物平面的复振幅分布。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将探测得到的强度分布作为图像重建阶段的输入，与随机的相位分布一起构成初始光场的复振幅，基于扩展的叠层迭代引擎算法进行图像重建。

3.一种以Bessel波束为探针的太赫兹叠层成像系统，其特征在于，该系统包括：

太赫兹发生模块，用于发射单频连续太赫兹波束；

波束传输模块，用于将太赫兹发生模块发射的太赫兹波束转化为Bessel波束后，入射至样品表面；

样品位移模块，用于在Bessel波束的无衍射区域内、垂直于光束传播方向的平面内移动样品；

太赫兹探测模块，用于探测样品处于不同位置时样品后方的强度分布；

叠层成像模块，用于基于探测得到的强度分布进行图像重建，获得样品的吸收系数和相位信息，以及照明探针在物平面的复振幅分布。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述太赫兹发生模块包括：太赫兹发生源和斩波器，所述斩波器对太赫兹发生源发射的连续太赫兹波进行调制，产生时域矩形波信号。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述波束传输模块包含：准直透镜和轴棱锥透镜，所述准直透镜将太赫兹波束准直为高斯波束，所述轴棱锥透镜将高斯波束折射为Bessel波束。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，根据轴棱锥透镜的顶角τ、材料折射率n₀以及周围介质折射率n，根据公式θ＝arcsin(n/n₀cos(τ/2))+(τ-π)/2，求出折射波束覆盖轴棱锥的半顶角θ；

再根据公式Z_max＝w₀/tanθ选择w₀处，使得将轴棱锥透镜放置于此处时能够得到最大无衍射距离，其中，Z_max表示Bessel波束的无衍射距离，w₀表示高斯波束的束腰半径。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，轴棱锥透镜的直径大于高斯波束的直径。

8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述太赫兹探测模块包括：太赫兹探测器和锁相放大器，所述太赫兹探测器用于探测衍射场上太赫兹波束电场强度的平方值，并将此值转换为电流信号；所述锁相放大器用于将得到的电流信号转换为电压信号，并进行放大处理。

9.如权利要求3至8任一项所述的系统，其特征在于，所述叠层成像模块将探测得到的强度分布作为图像重建阶段的输入，与随机的相位分布一起构成初始光场的复振幅，基于扩展的叠层迭代引擎算法进行图像重建。