太赫兹偏振实时成像的方法技术

一种太赫兹偏振实时成像的方法，包括如下步骤：（１）将待测样品放入太赫兹偏振实时成像装置中；（２）连续改变泵浦光和探测光的光程差，测量经过样品的太赫兹脉冲的一个偏振分量Ｅｘ；（３）改变探测光的偏振态，再次连续改变泵浦光和探测光的光程差，测量太赫兹脉冲的另一偏振分量Ｅｙ；（４）将样品的两组太赫兹偏振分量进行处理，并形成相对强度图像。本发明专利技术可快速准确的测量太赫兹光波的不同偏振分量，对于目标物体高精度识别，应用范围广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种成像的方法，特别是一种。
技术介绍
光波的基本信息量主要包括四个部分，分别是振幅、频率、相位和偏振。人类最先 能探测到的是可见光的振幅信息，获得的图像是黑白图像；随着探测材料的发展可以探测 到光波的频率信息，振幅和频率信息的结合可以显示彩色的图像；利用全息技术，人类现在 可能够探测光波的相位信息。偏振作为光的一个本性，对其探测可以获得非常丰富的光学 信息，对于偏振成像的研究在近年迅速成为国内外成像技术的研究重点。红外偏振成像技术作为偏振成像的一个重要分支，相比于传统的红外成像技术具 有以下优势1)偏振测量无需准确的辐射量校准就可以达到相当高的精度，这是由于偏振度是 振幅之比，偏振成像不受成像设备老化或周围环境变化的影响；2)根据国外文献的报道，自然环境中地物背景的红外偏振度很 小，而金属目标的 红外偏振度相对较大，因此利用红外偏振技术进行军事识别具有明显的优势；3)红外偏振成像系统在获得偏振测量结果的同时，还能提供辐射量的数据。红外偏振成像技术具有广泛的军用和民用前景。目前主要应用于探测隐藏或伪 装的目标、探测物体温度的细微变化、对海面和水下的目标进行识别和探测、在烟尘环境下 的导航、辨识金属和绝缘体、医学成像、物体特征识别、检测材料的物理特性等。太赫兹辐射是一种远红外辐射，其波长范围为30um-3mm，这是人类最后一个没有 开发的电磁波段。近十几年来，随着超快激光技术的发展，为太赫兹辐射提供了稳定的光源 和探测器，太赫兹光谱与成像技术逐渐引起人们的广泛关注。相对于其他电磁波段，太赫兹 辐射具有以下优势1)瞬态性太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级，不但可以方便地对各种材料(包 括液体、半导体、超导体、生物样品等)进行时间分辨的研究，而且通过电光采样测量技术， 能够有效地抑制背景辐射噪声的干扰；2)宽带性太赫兹脉冲源通常只包含若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可 以覆盖从几个GHz至几十THz的范围，便于在大的范围里分析物质的光谱性质；3)相干性太赫兹时域光谱技术的相干测量技术能够直接测量太赫兹电场的振 幅和相位，可以方便地提取样品的折射率、吸收系数；4)低能性太赫兹光子的能量只有毫电子伏特，与X射线相比，不会因为电离而破 坏被测物质，从而可以安全地进行生物医学方面的检测和诊断；5)穿透性太赫兹辐射对于很多非极性绝缘物质，例如硬纸板、塑料、纺织物等包 装材料都有很高的穿透特性，可以与X射线技术形成互补，用于对藏匿物体进行探测；6)惧水性大多数极性分子如水分子、氨分子等对太赫兹辐射有强烈的吸收，可 以通过分析它们的特征谱，研究物质含水量或者进行产品质量控制；7)光谱的特征吸收由于许多极性大分子的振动和转动能级正好处于太赫兹频 带范围，使太赫兹光谱技术在分析和研究大分子方面有着广阔的应用前景。目前，太赫兹脉冲实时成像技术在太赫兹的研究中是最具有应用前景的技术之 一，它有效地融合太赫兹成像技术与时域光谱技术的优势，不但可以快速地获取物体大阵 列图像信息，并且还可以对物质的物理化学特性进行光谱分析，从而对物体整体的光学性 质进行精确的测定。但是，当前已经报道过的太赫兹实时成像系统主要是针对太赫 兹辐射的单一偏振 分量进行探测，如果可以获取太赫兹辐射的不同偏振分量，将大大丰富太赫兹实时成像系 统的应用范围，使得太赫兹成像技术在军事目标识别、安全检查、医学成像、生物研究以及 众多基础研究领域具有更强的应用空间。
技术实现思路
本专利技术提供一种，以解决上述
技术介绍
中存在的技术 问题只能对太赫兹辐射的单一偏振分量进行探测，应用范围窄，探测精度不够高。一种，包括如下步骤(1)将待测样品放入太赫兹偏振实时成像装置中；(2)连续改变泵浦光和探测光的光程差，测量经过样品的太赫兹脉冲的一个偏振 分量Ex ；(3)改变探测光的偏振态，再次连续改变泵浦光和探测光的光程差，测量太赫兹脉 冲的另一偏振分量Ey ；(4)将样品的两组太赫兹偏振分量进行处理，并形成相对强度图像。其中，步骤⑵(3)中所述的测量太赫兹脉冲的两个偏振分量为测量太赫兹脉冲 的水平偏振分量和竖直偏振分量。其中，测量太赫兹脉冲的水平偏振分量和竖直偏振分量的方法为测量被太赫兹 脉冲的电场调制后的探测光在0度偏振时的偏振分量，得到太赫兹脉冲的水平偏振分量； 测量被太赫兹脉冲的电场调制后的探测光在45度或-45度偏振时的偏振分量，得到太赫兹 脉冲的竖直偏振分量。其中，所述步骤(4)中相对强度图像的计算公式是(|Ex|-|Ey|)/(|Ex| + |Ey|)0其中，所述步骤⑴中该待测样品紧贴实时成像装置中的探测晶体。其中，所述泵浦光和探测光为同源激光。其中，所述激光功率0. 80W，脉冲宽度小于lOOfs。其中，所述太赫兹偏振实时成像装置的光谱范围为0. 2-2. 5THz，信噪比> 1000， 动态范围大于5000 1，光谱分辨率为16GHz。本专利技术可以快速准确的测量太赫兹光波的不同偏振分量，进而实现对于目标物体 的高精度识别，不但具有太赫兹成像的诸多优势，还拥有了红外偏振成像的特性，使其应用 范围更为广阔，达到了有益的技术效果。附图说明图1为太赫兹偏振实时成像装置的示意图2为第一组样品的示意图，包括空气、玻璃和磁板三部分；图3为第一组样品中空气、玻璃和磁板部分在太赫兹脉冲两个偏振态上的分量， 其中深色实线表示水平偏振分量，浅色点划线表示竖直偏振分量；图4a和4b为第一组样品在两个偏振方向上的太赫兹图像，其中图4a为水平偏振 太赫兹图像Ex，图4b为竖直偏振太赫兹图像Ey ；图5为第一组样品的相对强度(I Ex I -1 Ey I) / (| Ex | +1 Ey |)太赫兹图像； 图6为第二组样品的示意图，包括空气、玻璃、石英玻璃和石英晶体四部分；图7为第二组样品中空气、石英玻璃、石英晶体和玻璃部分在太赫兹脉冲两个偏 振态上的分量，其中深色实线表示水平偏振分量，浅色点划线表示竖直偏振分量；图8a和8b为第二组样品在两个偏振方向上的太赫兹图像，图8a为水平偏振太赫 兹图像Ex，图8b为竖直偏振太赫兹图像Ey ；图9为第二组样品的相对强度(I Ex I -1 Ey I) / (| Ex | +1 Ey |)太赫兹图像。附图标记说明1- 二分之一波片；2-偏振分束器；3-电动平移台；4-机械斩波器；5-太赫兹产生 晶体；6-样品放置处；7-太赫兹探测晶体；8-偏振片；9-二分之一波片；10-半反半透镜； 11-四分之一波片；12-沃拉斯顿棱镜；13-CXD摄像头；M1-M7-反射镜；PM-离轴抛物面反射 镜；Li、L2-凹透镜；L3-L5-凸透镜；I-泵浦光；II-探测光。具体实施例方式为了使本专利技术的特点能够更好地被理解，以下将列举较佳实施例并结合附图进行 详细说明。本专利技术的理论原理如下根据国外文献的报道，由传统的电光采样方法所获取的太赫兹时域信号，其表达 式可表示为I {α, φ) -Ip ωη ^7ife^4(cos a sin + 2 sin a cos 2φ)其中，Ip是探测光的初始光强，ω是探测光的角频率，η是探测晶体相对于探测光 的折射率，r41是探测晶体非线性极化张量中的非零分量，L是探测晶体厚度，c是真空光速。 变量P定义为探测光初本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹偏振实时成像的方法，其特征在于，包括如下步骤：（１）将待测样品放入太赫兹偏振实时成像装置中；（２）连续改变泵浦光和探测光的光程差，测量经过样品的太赫兹脉冲的一个偏振分量Ｅｘ；（３）改变探测光的偏振态，再次连续改变泵浦光和探测光的光程差，测量太赫兹脉冲的另一偏振分量Ｅｙ；（４）将样品的两组太赫兹偏振分量进行处理，并形成相对强度图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]