一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统及方法技术方案

本申请公开了一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统及方法，通过太赫兹波与待成像样品耦合后，在电光晶体上产生电光效应，从而改变探测光的极化场，使得探测光携带了与待成像样品耦合后的太赫兹波的调制作用，从而通过图像成像模块根据探测光获得所述待成像样品的图像信息。使得无需采用探针扫描方式，而是通过电光效应改变探测光的极化场，并通过探测光即可获得待成像样品的图像信息，可以实现微米级的实时显微成像，提高了显微成像速度和结构稳定性，同时，由于是采用了衰减全反射模块，根据探测光进行成像，而非根据与待成像样品耦合的太赫兹波进行成像，解决了针对含水分较多的新鲜样品的显微成像效果差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统及方法
本申请涉及太赫兹成像
，尤其涉及一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统及方法。
技术介绍
随着太赫兹技术的发展，太赫兹实时显微成像在半导体晶圆材料和纳米材料的缺陷检测和生物医学病理学分析方面具有可见光和红外频段不可取代的优势。在现有的太赫兹显微成像的产品中，无论是采用原子力探针实现纳米级显微还是采用太赫兹探针实现微米级显微，一般都采用探针逐点扫描的方式。这使得显微成像的速度很慢，同时，探针与被成像介质距离难以控制，造成探针被折断的风险较大，这导致采用探针显微成像方式的速度和结构稳定性均难以满足工业在线检测的需求。同时，针对含水分较多的新鲜样品的显微成像时，太赫兹波的吸收较严重，显微成像的效果很差。
技术实现思路
本申请提供了一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统及方法，用于解决显微成像速度慢、结构稳定性差以及针对含水分较多的新鲜样品的显微成像效果差的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，包括：太赫兹波源、探测光源、衰减全反射模块、电光晶体、起偏器、分束器、检偏器与图像成像模块；所述太赫兹波源用于发射太赫兹波；所述衰减全反射模块的外表面贴附待成像样品，所述衰减全反射模块设于所述太赫兹波源的出光路上，用于接收所述太赫兹波源发射的所述太赫兹波，还用于将所述太赫兹波与所述待成像样品进行耦合后，将耦合后的太赫兹波反射至所述电光晶体中；所述探测光源用于发射探测光；所述起偏器设于所述探测光源的出光路上，用于接收所述探测光后，将所述探测光入射至所述分束器中；所述分束器的工作面与所述起偏器的工作面呈45度，用于接收经所述起偏器后的探测光，从而将所述探测光分为两束，还用于将其中一束探测光入射至所述电光晶体中；所述电光晶体设于所述衰减全反射模块与所述分束器之间的光路上，用于分别接收所述衰减全反射模块和所述分束器反射的所述太赫兹波和所述探测光，从而产生电光效应，以改变所述探测光的极化场，还用于将改变极化场后的所述探测光进行反射，使所述探测光沿原光路返回，经过所述分束器和所述检偏器入射至所述图像成像模块中；所述图像成像模块用于根据所述探测光获得所述待成像样品的图像信息。优选地，所述探测光源采用激光器。优选地，所述电光晶体相对所述分束器远离的表面镀有增反膜，用于反射所述探测光，所述电光晶体相对所述分束器靠近的表面镀有增透膜，用于透射所述探测光。优选地，所述衰减全反射模块具体为衰减全反射棱镜。优选地，所述检偏器的出光路上设有凸透镜。优选地，所述图像成像模块包括CCD相机和计算机；所述CCD相机用于接收所述探测光后获得相应的图像信息，还用于将所述图像信息传输至所述计算机中；所述计算机用于基于预先获取的未放置所述待成像样品的初始图像信息，去除所述图像信息的背景噪声。优选地，所述图像成像模块包括空间光调制器、单像素探测器与计算机，所述空间光调制器和所述单像素探测器均与所述计算机电连接；所述空间光调制器设于所述检偏器和所述凸透镜之间的光路上，用于对所述探测光进行空间编码调制，生成编码矩阵；所述单像素探测器设于所述凸透镜的出光路上，用于接收经过所述空间光调制器空间编码调制后的探测光，从而获得相应的总信号功率；所述计算机用于根据所述总信号功率和所述编码矩阵，采用预设的压缩传感算法重构所述待成像样品的图像矩阵，从而获得所述待成像样品的图像信息。第二方面，本专利技术提供了一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像方法，应用上述的基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，包括以下步骤：通过太赫兹波源发射太赫兹波至衰减全反射模块；通过所述衰减全反射模块接收所述太赫兹波源发射的所述太赫兹波后，将所述太赫兹波与其外表面贴附的待成像样品进行耦合，然后，将耦合后的太赫兹波反射至所述电光晶体中；通过探测光源发射探测光至起偏器后入射至分束器中；通过所述分束器接收经所述起偏器后的探测光，从而将所述探测光分为两束，并将其中一束探测光入射至所述电光晶体中；通过所述电光晶体分别接收所述衰减全反射模块和所述分束器反射的所述太赫兹波和所述探测光后，从而产生电光效应，以改变所述探测光的极化场，然后，将改变极化场后的所述探测光进行反射，使所述探测光沿原光路返回，经过所述分束器和检偏器入射至图像成像模块中；通过所述图像成像模块根据所述探测光获得所述待成像样品的图像信息。优选地，所述图像成像模块包括CCD相机和计算机；所述通过所述图像成像模块根据所述探测光获得所述待成像样品的图像信息的步骤具体包括：通过所述CCD相机接收所述探测光后获得相应的图像信息，将所述图像信息传输至所述计算机中；通过所述计算机基于预先获取的未放置所述待成像样品的初始图像信息，去除所述图像信息的背景噪声，从而获得所述待成像样品的图像信息。优选地，所述图像成像模块包括空间光调制器、单像素探测器与计算机，所述空间光调制器和所述单像素探测器均与所述计算机电连接；所述通过所述图像成像模块根据所述探测光获得所述待成像样品的图像信息的步骤具体包括：通过所述空间光调制器对所述探测光进行空间编码调制，生成编码矩阵；通过所述单像素探测器接收经过所述空间光调制器空间编码调制后的探测光，从而获得相应的总信号功率；通过所述计算机用于根据所述总信号功率和所述编码矩阵，采用预设的压缩传感算法重构所述待成像样品的图像矩阵，从而获得所述待成像样品的图像信息。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本专利技术提供的一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统及方法，通过太赫兹波与待成像样品耦合后，在电光晶体上产生电光效应，从而改变探测光的极化场，使得探测光携带了与待成像样品耦合后的太赫兹波的调制作用，从而通过图像成像模块根据探测光获得所述待成像样品的图像信息。使得无需采用探针扫描方式，而是通过电光效应改变探测光的极化场，并通过探测光即可获得待成像样品的图像信息，可以实现微米级的实时显微成像，提高了显微成像速度和结构稳定性，同时，由于是采用了衰减全反射模块，根据探测光进行成像，而非根据与待成像样品耦合的太赫兹波进行成像，解决了针对含水分较多的新鲜样品的显微成像效果差的技术问题。附图说明图1为本申请第一个实施例提供的一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统的结构示意图；图2为本申请第二个实施例提供的一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统的结构示意图；图3为本申请第三个实施例提供的一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统的结构示意图；图4为本申请第一个实施例提供的一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像方法的流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，其特征在于，包括：太赫兹波源、探测光源、衰减全反射模块、电光晶体、起偏器、分束器、检偏器与图像成像模块；/n所述太赫兹波源用于发射太赫兹波；/n所述衰减全反射模块的外表面贴附待成像样品，所述衰减全反射模块设于所述太赫兹波源的出光路上，用于接收所述太赫兹波源发射的所述太赫兹波，还用于将所述太赫兹波与所述待成像样品进行耦合后，将耦合后的太赫兹波反射至所述电光晶体中；/n所述探测光源用于发射探测光；/n所述起偏器设于所述探测光源的出光路上，用于接收所述探测光后，将所述探测光入射至所述分束器中；/n所述分束器的工作面与所述起偏器的工作面呈45度，用于接收经所述起偏器后的探测光，从而将所述探测光分为两束，还用于将其中一束探测光入射至所述电光晶体中；/n所述电光晶体设于所述衰减全反射模块与所述分束器之间的光路上，用于分别接收所述衰减全反射模块和所述分束器反射的所述太赫兹波和所述探测光，从而产生电光效应，以改变所述探测光的极化场，还用于将改变极化场后的所述探测光进行反射，使所述探测光沿原光路返回，经过所述分束器和所述检偏器入射至所述图像成像模块中；/n所述图像成像模块用于根据所述探测光获得所述待成像样品的图像信息。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，其特征在于，包括：太赫兹波源、探测光源、衰减全反射模块、电光晶体、起偏器、分束器、检偏器与图像成像模块；
所述太赫兹波源用于发射太赫兹波；
所述衰减全反射模块的外表面贴附待成像样品，所述衰减全反射模块设于所述太赫兹波源的出光路上，用于接收所述太赫兹波源发射的所述太赫兹波，还用于将所述太赫兹波与所述待成像样品进行耦合后，将耦合后的太赫兹波反射至所述电光晶体中；
所述探测光源用于发射探测光；
所述起偏器设于所述探测光源的出光路上，用于接收所述探测光后，将所述探测光入射至所述分束器中；
所述分束器的工作面与所述起偏器的工作面呈45度，用于接收经所述起偏器后的探测光，从而将所述探测光分为两束，还用于将其中一束探测光入射至所述电光晶体中；
所述电光晶体设于所述衰减全反射模块与所述分束器之间的光路上，用于分别接收所述衰减全反射模块和所述分束器反射的所述太赫兹波和所述探测光，从而产生电光效应，以改变所述探测光的极化场，还用于将改变极化场后的所述探测光进行反射，使所述探测光沿原光路返回，经过所述分束器和所述检偏器入射至所述图像成像模块中；
所述图像成像模块用于根据所述探测光获得所述待成像样品的图像信息。


2.根据权利要求1所述的基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，其特征在于，所述探测光源采用激光器。


3.根据权利要求1所述的基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，其特征在于，所述电光晶体相对所述分束器远离的表面镀有增反膜，用于反射所述探测光，所述电光晶体相对所述分束器靠近的表面镀有增透膜，用于透射所述探测光。


4.根据权利要求1所述的基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，其特征在于，所述衰减全反射模块具体为衰减全反射棱镜。


5.根据权利要求1所述的基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，其特征在于，所述检偏器的出光路上设有凸透镜。


6.根据权利要求1或5所述的基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，其特征在于，所述图像成像模块包括CCD相机和计算机；
所述CCD相机用于接收所述探测光后获得相应的图像信息，还用于将所述图像信息传输至所述计算机中；
所述计算机用于基于预先获取的未放置所述待成像样品的初始图像信息，去除所述图像信息的背景噪声。


7.根据权利要求5所述的基于电光效应的反射式太赫兹显微成像系统，其特征在于，所述图像成像模块包括空间光调制器、单像素探测器与计算机，所述空间光调制器和所述单像素探测器均与所述计算机电连接；
所述空间光调制器设于...

【专利技术属性】
技术研发人员：程良伦，徐利民，王涛，吴衡，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44