The invention discloses a THz spectral imager solid phase grating and the aperture segmentation technology based on the THz imaging spectrometer consists of a front mirror, front field stop, pre collimating lens, solid phase grating, the rear focusing lens and rear field diaphragm, rear collimator, sub aperture imaging lens, detector, detector control processing system and control the acquisition and processing of computer. The detector aperture segmentation method while obtaining the target scene is a N stereo N cellular phase grating diffraction by zero order diffraction light intensity information, N path based on N cellular solid phase grating corresponding to the difference, relationship between data obtained N group optical path difference and light intensity, through Fourier transform THz, real-time target spectrum and the like, suitable for THz spectrum detection, analysis and other related fields.
【技术实现步骤摘要】
一种基于立体相位光栅和孔径分割技术的THz光谱成像仪本专利技术涉及一种太赫兹光谱成像仪,具体涉及一种能实时获取目标THz光谱与图像信息的光谱成像仪。所述THz光谱成像仪由前置镜、前置视场光阑、前置准直镜、立体相位光栅、后置会聚镜、后置视场光阑、后置准直镜、子孔径成像镜、探测器、探测器控制处理系统和控制采集处理计算机组成。所述探测器以孔径分割方式同时获取目标场景被立体相位光栅N个元胞所衍射的N个零级衍射光的光强信息,依据立体相位光栅的N个元胞所对应的N个光程差,获得N组光程差与光强的对应关系数据,通过傅里叶变换,实时获取目标的THz谱和像,适用于THz光谱检测、分析等相关领域。
技术介绍
太赫兹(THz)波是指频率在0.1—10T(波长为3000—30μm)范围内的电磁波(1THz=1012Hz)。目前THz波的产生体制有两种,基于光子学的THz波发生器,和利用自由电子的THz辐射源。基于光子学手段的THz波发生器受制于低效率的光能转换效率,基于自由电子的THz辐射源受制于器件尺寸的不断缩小使器件十分脆弱,因此两种方式获取的THz辐射能量目前尚都不超过20mW。而大气中水汽的较强吸收,使的目标太赫兹谱的探测面临很大困难。目前,适用于太赫兹波段的光谱仪器主要有两类:红外傅里叶光谱仪和太赫兹时域光谱仪(THz-TDS)。红外傅里叶光谱仪使用傅里叶变换技术分光具有多通道、高通量的特点,但傅里叶变换技术依赖动镜的顺次扫描,不能实时成谱,限制了其在快速变化、复杂环境中的使用;其次,红外傅里叶光谱仪基于迈克尔逊干涉仪的基本构型,其中必不可少的分束片使入射光能损耗50%,限制了 ...
【技术保护点】
一种基于立体相位光栅和孔径分割技术的THz光谱成像仪,包括由N个元胞构成的太赫兹立体相位光栅(4),以及依据光路传输依次排列的前置镜(1)、探测器(9),所述探测器(9)还依次连接有探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(11),其特征在于:所述的THz光谱成像仪依据光路传输依次排列的前置镜(1)、前置视场光阑(2)、前置准直镜(3)、立体相位光栅(4)、后置会聚镜(5)、后置视场光阑(6)、后置准直镜(7)、子孔径会聚镜(8)、探测器(9),所述探测器(9)依次连接有探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(11);所述前置准直镜(3)、立体相位光栅(4)、后置会聚镜(5)、后置视场光阑(6)、后置准直镜(7)、子孔径会聚镜(8)组成孔径分割THz光谱成像光学系统;所述前置镜(1)的焦面与前置准直镜(3)的前焦面重合;所述前置视场光阑(2)是方形,位于前置镜(1)的焦面,其尺寸与视场和探测器(9)的面积相匹配;所述后置准直镜(5)的焦面与后置准直镜(7)的前焦面重合;所述后置视场光阑(6)是圆形,位于前置镜(5)的焦面,其开孔大小仅允许光栅的零级衍射光通过;所述探测器( ...
【技术特征摘要】
1.一种基于立体相位光栅和孔径分割技术的THz光谱成像仪,包括由N个元胞构成的太赫兹立体相位光栅(4),以及依据光路传输依次排列的前置镜(1)、探测器(9),所述探测器(9)还依次连接有探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(11),其特征在于:所述的THz光谱成像仪依据光路传输依次排列的前置镜(1)、前置视场光阑(2)、前置准直镜(3)、立体相位光栅(4)、后置会聚镜(5)、后置视场光阑(6)、后置准直镜(7)、子孔径会聚镜(8)、探测器(9),所述探测器(9)依次连接有探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(11);所述前置准直镜(3)、立体相位光栅(4)、后置会聚镜(5)、后置视场光阑(6)、后置准直镜(7)、子孔径会聚镜(8)组成孔径分割THz光谱成像光学系统;所述前置镜(1)的焦面与前置准直镜(3)的前焦面重合;所述前置视场光阑(2)是方形,位于前置镜(1)的焦面,其尺寸与视场和探测器(9)的面积相匹配;所述后置准直镜(5)的焦面与后置准直镜(7)的前焦面重合;所述后置视场光阑(6)是圆形,位于前置镜(5)的焦面,其开孔大小仅允许光栅的零级衍射光通过;所述探测器(9)以孔径分割方式同时获取目标场景被立体相位光栅(4)N个元胞所衍射的N个零级衍射光的光强信息,N为正整数,N的取值满足:式中:上述hmax为立体相位光栅(4)的最大槽深,α表示太赫兹波在立体相位光栅表面的入射角α为光线入射角,σmax表示所用太赫兹波...
【专利技术属性】
技术研发人员:舒嵘,杨秋杰,何志平,黄敬国,黄志明,秦侠格,
申请(专利权)人:中国科学院上海技术物理研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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