發(fā)布時間：2020-12-13 08:41

　　太赫茲（Terahertz,THz）波是指頻率為0.1-10 THz的電磁輻射（對應波長為3 mm-30μm）。它處于電磁波譜中電子學向光子學過渡的特殊位置而具有透視性、安全性、光譜分辨等特性。太赫茲成像因其特性而廣泛用于安防檢測、工業(yè)檢查和生物醫(yī)療等領域。在傳統(tǒng)的太赫茲成像系統(tǒng)中,通過對樣品逐點掃描進行成像,導致成像時間長,系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題。目前,盡管太赫茲面陣探測器已經(jīng)有了很大的進步,但商用的太赫茲相機對于大多數(shù)研究者來說仍然較為昂貴。因此,探索先進的太赫茲成像技術是科研工作者的研究重點。近年來,單像素計算成像發(fā)展迅速,已成為光學領域重要的研究熱點之一。單像素計算成像是通過單點探測器采集空間編碼目標圖像的強度,并結合已知的編碼圖案反算出圖像信息。單像素計算成像的關鍵部件是空間光調(diào)制器和重建算法。遺憾的是,商用的空間光調(diào)制器均工作于可見光和紅外波段,并不能直接應用于太赫茲波段。雖然光控半導體技術能通過改變載流子的空間分布實現(xiàn)對太赫茲波的調(diào)制,但是基于傳統(tǒng)本征半導體的太赫茲光控調(diào)制效率普遍不高,直接影響了成像質(zhì)量,研究高效太赫茲光控調(diào)制器是提高單像素太赫茲成像質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。在太赫茲單... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院深圳先進技術研究院)廣東省

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)太赫茲成像系統(tǒng)構架[46]

由于傳統(tǒng)的太赫茲單像素成像系統(tǒng)的成像速度慢、掃描面積小,以及在許多情況下需要對樣品本身進行機械光柵掃描,這些都限制了該成像方案在實際中的應用。借鑒豐富的光學成像經(jīng)驗,引入快速掃描器件和優(yōu)化光路設計可以極大提高太赫茲成像的效率。從1926年第一臺實驗電視發(fā)明以來,Nipkow磁盤就被用于快速掃描成像系統(tǒng)[47],結合均勻的光場照明和單點探測,能夠快速形成圖像信號。由于太赫茲波無法透過金屬,格拉斯哥大學研究團隊[48]發(fā)明了一種基于金屬Nipkow磁盤的太赫茲單像素成像系統(tǒng)(如圖1.3),24條掃描線的Nipkow磁盤能提供2毫米∕像素的軸向分辨率。但是由于金屬孔徑小,造成太赫茲輻射能量下降,圖像噪聲較大。為此,他們升級了Nipkow磁盤[49](如1.4),提出了一種新穎的Nipkow磁盤設計太赫茲單像素成像應用。在100毫米高電阻率硅片使用光刻工藝制作了菲涅耳透鏡,相比傳統(tǒng)孔洞式Nipkow磁盤,該方法使得太赫茲的透過率增加了12倍,可以應用于低功率太赫茲源和探測器上。

但是由于金屬孔徑小,造成太赫茲輻射能量下降,圖像噪聲較大。為此,他們升級了Nipkow磁盤[49](如1.4),提出了一種新穎的Nipkow磁盤設計太赫茲單像素成像應用。在100毫米高電阻率硅片使用光刻工藝制作了菲涅耳透鏡,相比傳統(tǒng)孔洞式Nipkow磁盤,該方法使得太赫茲的透過率增加了12倍,可以應用于低功率太赫茲源和探測器上。由于菲涅爾鏡頭的聚焦能力,像素分辨率優(yōu)于0.5毫米。雖然該方式能夠快速形成太赫茲圖像,但是圖像分辨率取決于Nipkow磁盤的尺寸和孔徑的大小,機械掃描成像系統(tǒng)的高復雜度和操控性限制了成像的需求。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Optically induced abnormal terahertz absorption in black silicon[J]. 翟東為,劉海玲,Xxx Sedao,楊玉平.  Chinese Physics B. 2018(02)
[2]PMI泡沫復合材料的太赫茲譜特性實驗研究[J]. 邢礫云,崔洪亮,施長城,韓曉惠,張紫茵,李薇,馬宇婷,鄭妍,張松年.  光譜學與光譜分析. 2015(12)
[3]連續(xù)太赫茲成像系統(tǒng)對多層蜂窩樣件無損檢測的實驗研究[J]. 楊振剛,劉勁松,王可嘉.  光電子.激光. 2013(06)



本文編號：2914264