[发明专利]太赫兹阵列成像装置及其成像方法

说明书

本发明提供一种太赫兹阵列成像装置及其成像方法，包括：太赫兹激光源及依次设置在光路支架上的离轴抛物面反射镜、样品板、平移台、太赫兹阵列探测器；平移台上设置有透镜，透镜在光路支架上沿竖直方向移动；太赫兹激光源输出发散的太赫兹激光；离轴抛物面反射镜将发散的太赫兹激光转变为沿竖直方向传输的平行太赫兹光；样品板用于放置目标样品；透镜用于收集并会聚穿过样品板及目标样品的平行太赫兹光；太赫兹阵列探测器基于透镜的输出光采集所述目标样品的图像。本发明具有体积小、结构简单、成像速度快、成像焦距和清晰度可调等优点，适用于太赫兹频段的成像分析及穿透性演示。

技术领域

本发明涉及太赫兹成像技术领域，特别是涉及一种太赫兹阵列成像装置及其成像方法。

背景技术

成像技术是太赫兹领域的重要发展方向之一，当前的太赫兹成像系统和装置主要包括扫描成像和阵列成像两大部分。扫描式成像大多采用会聚光斑，成像信噪比和分辨率均比较高，但成像时间较长，即使采用快速扫描成像系统，其单幅图像的成像时间也在秒级；阵列成像可以非常好地弥补成像时间问题，采用帧率较高的太赫兹阵列探测器，可以实现25Hz甚至更高的成像帧率，即单幅图像的成像时间小于40毫秒，达到实时成像的水平，远远快于快速扫描成像系统的成像速度。

鉴于以上优点，太赫兹阵列成像系统被重点研究并获得部分应用。不过，由于阵列成像系统所使用的光束直径要比扫描系统的大很多，导致入射到阵列探测器中单个敏感元上的太赫兹能量比较弱。因而阵列成像系统所使用的太赫兹激光源通常都具有较高的输出功率，因此其体积也很大，设备较为笨重且昂贵。从应用的角度，如何降低激光源的体积和重量是太赫兹阵列成像系统获得广泛应用的重要因素。此外，现有的少部分采用小型化制冷机的太赫兹阵列成像系统，由于采用了较为复杂的光路系统，使得到达目标样品上的太赫兹能量大大降低，样品的成像信噪比较低。

因此，针对基于小型化太赫兹激光源的阵列成像系统，如何优化成像系统光路、提高成像的信噪比和成像质量也是本领域亟待解决的技术问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太赫兹阵列成像装置及其成像方法，用于解决现有技术中设备笨重、成本高、光路复杂、成像质量差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太赫兹阵列成像装置，所述太赫兹阵列成像装置至少包括：

太赫兹激光源及设置在光路支架上的离轴抛物面反射镜、样品板、平移台、太赫兹阵列探测器；所述平移台上设置有透镜，所述平移台带动所述透镜在所述光路支架上沿竖直方向移动；

所述太赫兹激光源输出发散的太赫兹激光；

所述离轴抛物面反射镜接收所述发散的太赫兹激光，将所述发散的太赫兹激光转变为沿竖直方向传输的平行太赫兹光；

所述样品板设置于所述离轴抛物面反射镜的上方，用于放置目标样品；

所述透镜设置于所述样品板的上方，用于收集并会聚穿过所述样品板及所述目标样品的平行太赫兹光；

所述太赫兹阵列探测器设置于所述透镜的上方，基于所述透镜的输出光采集所述目标样品的图像。

优选地，所述发散的太赫兹激光沿水平方向传输。

优选地，所述太赫兹激光源的工作频率覆盖1.2THz～5.2THz频段。

更优选地，所述样品板在1.2THz～5.2THz频段的透过率大于90％。

优选地，所述离轴抛物面反射镜的焦距直径比小于等于1.5:1。

优选地，所述透镜为双面镀膜的高阻硅透镜。

更优选地，所述太赫兹阵列探测器的工作频率为0.5THz～5THz。