太赫兹成像系统技术方案

本申请涉及物理光学技术领域，具体而言，涉及一种太赫兹成像系统。太赫兹成像系统包括第一信号发生装置、第二信号发生装置和成像装置。第一信号发生装置用于产生编码激光，并投射至第二信号发生装置。第二信号发生装置用于在编码激光的激发作用下，产生具有空间编码强度分布的初始太赫兹波，并投射至目标样品，以获得目标太赫兹波，并投射至成像装置，目标太赫兹波携带有目标样品在太赫兹波频段的空间信息。成像装置用于根据目标太赫兹波，获得目标样品的样品图像。本申请实施例提供的太赫兹成像系统能够同时保证样品图像具有较高超衍射分辨率和信噪比。

Terahertz imaging system

【技术实现步骤摘要】
太赫兹成像系统
本申请涉及物理光学
，具体而言，涉及一种太赫兹成像系统。
技术介绍
太赫兹波是指频率在0.1THz～10THz范围内，波长在0.03mm～3mm范围内的电磁波，由于其光子具有低能性、指纹谱性、高透性等诸多优越特性，因此，在物理、化学、生物等领域都具有巨大的应用价值。但是，传统成像技术的空间分辨率受限于衍射极限，通常难以突破毫米量级，因此，也大大限制了太赫兹波在微观世界的成像应用，而通常，要实现对目标样品的超分辨成像，需要在近场对目标样品的倏逝波进行感知。以现有技术中，非扫描式超分辨太赫兹显微仪为例，该显微仪利用太赫兹空间调制器，按照预设的掩膜版部分地调制太赫兹光斑，从而实现对均匀的太赫兹光束的空间编码。但是，太赫兹空间调制器仅有光电导体材料，或相变薄膜材料，前者通常是体材料，无法保证足够近的感知距离，其空间分辨能力被约束到0.01mm以上，因此，会大大降低图像的超衍射分辨率，后者是纳米薄膜材料，虽然保证了足够近的感知距离，但是，其太赫兹调制深度不足50％，会大大降低图像的信噪比。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于，提供一种太赫兹成像系统，以解决现有技术中，非扫描式超分辨太赫兹显微仪无法同时保证样品图像具有较高超衍射分辨率和信噪比的技术问题。本申请实施例提供的太赫兹成像系统，包括第一信号发生装置、第二信号发生装置和成像装置；第一信号发生装置用于产生编码激光，并投射至第二信号发生装置；第二信号发生装置用于在编码激光的激发作用下，产生具有空间编码强度分布的初始太赫兹波，并投射至目标样品，以获得目标太赫兹波，并投射至成像装置，目标太赫兹波携带有目标样品在太赫兹波频段的空间信息；成像装置用于根据目标太赫兹波，获得目标样品的样品图像。本申请实施例中，太赫兹成像系统包括第一信号发生装置、第二信号发生装置和成像装置。第一信号发生装置产生编码激光，并投射至第二信号发生装置，第二信号发生装置则在编码激光的激发作用下，产生具有空间编码强度分布的初始太赫兹波，并投射至目标样品，以获得目标太赫兹波，并投射至成像装置，而目标太赫兹波携带有目标样品在太赫兹波频段的空间信息，如此，成像装置便能够根据目标太赫兹波，获得目标样品的样品图像，并且能够同时保证样品图像具有较高超衍射分辨率和信噪比。结合上述太赫兹成像系统，本申请实施例还提供了太赫兹成像系统的第一种可选的实施方式，第一信号发生装置包括激光发生器和空间光调制器；激光发生器用于产生原始激光，并投射至空间光调制器；空间光调制器用于对原始激光进行空间编码，获得编码激光。本申请实施例中，第一信号发生装置包括激光发生器和空间光调制器。激光发生器产生原始激光，并投射至空间光调制器之后，空间光调制器对原始激光进行空间编码，从而获得编码激光，因此，基于第一信号发生装置简单的结构组成，编码激光产生过程简单、受控程度高。结合上述太赫兹成像系统或上述太赫兹成像系统的第一种可选的实施方式，本申请实施例还提供了太赫兹成像系统的第二种可选的实施方式，第一信号发生装置还包括第一聚焦器；第一聚焦器用于按第一预设倍率对编码激光进行聚焦，并将聚焦之后的编码激光投射至第二信号发生装置。本申请实施例中，第一信号发生装置还包括第一聚焦器，第一聚焦器用于按第一预设倍率对编码激光进行聚焦，并将聚焦之后的编码激光投射至第二信号发生装置。由于第一预设倍率可以按照实际需求设定，也即，第一聚焦器可以根据实际需求选择，因此，增强了太赫兹成像系统的受控程度和应用范围。结合上述太赫兹成像系统，本申请实施例还提供了太赫兹成像系统的第三种可选的实施方式，第二信号发生装置包括太赫兹波发生器和磁场发生器；太赫兹波发生器用于在编码激光的激发作用下形成与编码激光具有相同空间分布的自旋电流；磁场发生器用于在太赫兹波发生器的设置位置产生静磁场，以使自旋电流在静磁场的激发作用下转化为传导电流，从而产生具有空间编码强度分布的初始太赫兹波，并投射至目标样品，以获得目标太赫兹波，并投射至成像装置。本申请实施例中，第二信号发生装置包括太赫兹波发生器和磁场发生器。太赫兹波发生器用于在编码激光的激发作用下形成与编码激光具有相同空间分布的自旋电流。磁场发生器则用于在太赫兹波发生器的设置位置产生静磁场，以使自旋电流在静磁场的激发作用下转化为传导电流，从而产生具有空间编码强度分布的初始太赫兹波，并投射至目标样品，以获得目标太赫兹波，并投射至成像装置，因此，基于第二信号发生装置简单的结构组成，目标太赫兹波的产生过程简单，且受控程度高。结合上述太赫兹成像系统的第三种可选的实施方式，本申请实施例还提供了太赫兹成像系统的第四种可选的实施方式，第二信号发生装置还包括方位调整装置；方位调整装置用于设置磁场发生器，以使磁场发生器能够在方位调整装置的作用下改变方位朝向，以改变静磁场的磁场方向，从而改变初始太赫兹波的偏振状态。本申请实施例中，第二信号发生装置还包括方位调整装置。方位调整装置用于设置磁场发生器，以使磁场发生器能够在方位调整装置的作用下改变方位朝向，以改变静磁场的磁场方向，从而改变初始太赫兹波的偏振状态，以便于进一步地提高样品图像的图像质量。结合上述太赫兹成像系统的第四种可选的实施方式，本申请实施例还提供了太赫兹成像系统的第五种可选的实施方式方位调节装置包括旋转架；旋转架呈环状结构，太赫兹波发生器设置于旋转架的中心位置，磁场发生器设置于旋转架上。本申请实施例中，方位调节装置包括旋转架。旋转架呈环状结构，太赫兹波发生器设置于旋转架的中心位置，磁场发生器设置于旋转架上，因此，整个方位调节装置具有简单的结构组成，有效降低了太赫兹成像系统的设计成本。结合上述太赫兹成像系统的第五种可选的实施方式，本申请实施例还提供了太赫兹成像系统的第六种可选的实施方式磁场发生器包括第一磁性件和第二磁性件；第一磁性件和第二磁性件均设置于旋转架上，且第一磁性件的N极与第二磁性件的S极位置相对。本申请实施例中，磁场发生器包括第一磁性件和第二磁性件。第一磁性件和第二磁性件均设置于旋转架上，且第一磁性件的N极与第二磁性件的S极位置相对，因此，整个磁场发生器具有简单的结构组成，有效降低了太赫兹成像系统的设计成本。结合上述太赫兹成像系统，本申请实施例还提供了太赫兹成像系统的第七种可选的实施方式，成像装置包括太赫兹探测器和处理器；太赫兹探测器用于对目标太赫兹波进行探测，以获得目标太赫兹的强度信息，并发送至处理器；处理器用于根据强度信息，获得目标样品的样品图像。本申请实施例中，成像装置包括太赫兹探测器和处理器。太赫兹探测器用于对目标太赫兹波进行探测，以获得目标太赫兹的强度信息，并发送至处理器。处理器则用于根据强度信息，获得目标样品的样品图像，基于成像装置简单的结构组成，样品图像的获得过程简单，且受控程度高。结合上述太赫兹成像系统的第七种可选的实施方式，本申请实施例还提供了太赫兹成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹成像系统，其特征在于，包括第一信号发生装置、第二信号发生装置和成像装置；/n所述第一信号发生装置用于产生编码激光，并投射至所述第二信号发生装置；/n所述第二信号发生装置用于在所述编码激光的激发作用下，产生具有空间编码强度分布的初始太赫兹波，并投射至目标样品，以获得所述目标太赫兹波，投射至所述成像装置，所述目标太赫兹波携带有所述目标样品在太赫兹波频段的空间信息；/n所述成像装置用于根据所述目标太赫兹波，获得所述目标样品的样品图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹成像系统，其特征在于，包括第一信号发生装置、第二信号发生装置和成像装置；
所述第一信号发生装置用于产生编码激光，并投射至所述第二信号发生装置；
所述第二信号发生装置用于在所述编码激光的激发作用下，产生具有空间编码强度分布的初始太赫兹波，并投射至目标样品，以获得所述目标太赫兹波，投射至所述成像装置，所述目标太赫兹波携带有所述目标样品在太赫兹波频段的空间信息；
所述成像装置用于根据所述目标太赫兹波，获得所述目标样品的样品图像。


2.根据权利要求1所述的太赫兹成像系统，其特征在于，所述第一信号发生装置包括激光发生器和空间光调制器；
所述激光发生器用于产生原始激光，并投射至所述空间光调制器；
所述空间光调制器用于对所述原始激光进行空间编码，获得编码激光。


3.根据权利要求1或2所述的太赫兹成像系统，其特征在于，所述第一信号发生装置还包括第一聚焦器；
所述第一聚焦器用于按第一预设倍率对所述编码激光进行聚焦，并将聚焦之后的所述编码激光投射至所述第二信号发生装置。


4.根据权利要求1所述的太赫兹成像系统，其特征在于，所述第二信号发生装置包括太赫兹波发生器和磁场发生器；
所述太赫兹波发生器用于在所述编码激光的激发作用下形成与所述编码激光具有相同空间分布的自旋电流；
所述磁场发生器用于在所述太赫兹波发生器的设置位置产生静磁场，以使所述自旋电流在所述静磁场的激发作用下转化为传导电流，从而产生具有空间编码强度分布的初始太赫兹波，并投射至目标样品，以获得所述目标太赫兹波，并投射至所述成像装置。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱礼国，陈思潮，李江，杜良辉，翟召辉，李泽仁，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51