一种0.34 THz站开式三维成像安检仪

介绍了一种太赫兹站开式大视角三维成像雷达系统。系统可用于人体隐藏危险品的成像检测,采用二维非均匀逐点扫描的工作方式,视场范围达到0.6 m×1 m,成像速度达到2 s。系统工作于0.34 THz,采用直径450 mm椭球镜聚焦,在5.8 m的成像距离实现了2 cm的方位分辨力。为了改善回波动态范围,采用相位噪声相消的系统结构。系统采用调频连续波(FMCW)雷达线性调频信号作为工作波形,工作带宽达到12 GHz。成像结果显示,系统校正后的距离分辨力可达到2 cm,能够实现隐藏危险品的有效检测。     

THz波连续波透射式逐点扫描快速成像实验研究

利用CO₂激光抽运太赫兹(THz)激光器,搭建了TH z连续波透射式快速扫描成像系 统。将样品置于平移台上,利用透镜将THz光束聚焦于样品表面,通过计算机控制平台 连续移动与信号实 时采集,大大缩短了成像时间,通过计算机重构获得扫描图像。从扫描速度,成像分辨率的 角度出发,对 连续THz扫描成像系统进行优化研究。实验对1cm×1cm的样品,用0.25mm步 长进行扫描成像,得到 最短成像时间仅需3min,在输出频率为4.3THz时,图像最高分辨率达到0.1mm。对刀片与树叶进行扫描 成像,分析并比较了衍射极限对成像质量的影响。结果表明,在选用高频率输出光源和扫描 平台小步长移动情况下可以获得更好的成像质量。     

太赫兹成像系统分析及其相关技术研究

随着THz成像技术的日益发展,针对设计清晰、实时、高灵敏度、小型化及低成本THz成像系统还比较困难的问题,从设计THz成像系统的角度出发,就其在成像方面的特点、工作原理、组成及关键技术(包括THz光学系统、探测器及信号处理)进行了研究,着重研究了目前THz成像系统的新进展。并分析比较了电磁波段中γ、X、紫外、可见光、微光、红外、THz及毫米波各成像系统的优缺点及应用。在THz成像系统的典型应用基础上提出了THz成像系统未来发展方向。     

基于半导体光子学器件的太赫兹成像技术研究进展

太赫兹(THz)成像是THz技术应用的重要方向之一。基于THz量子级联激光器(QCL)和THz量子阱探测器(QWP)等半导体光子学器件的THz成像系统具有结构紧凑、空间分辨率高、成像信噪比较高等优点,已成为当前研究的热点领域。对国内外关于THz QCL和THz QWP器件在远场和近场成像应用方面的研究进行了系统综述,分析了THz成像系统的构成和成像效果,总结了各THz成像系统的性能参数情况,并探讨了THz成像系统性能提升的途径及其应用前景。     

太赫兹共焦扫描显微成像研究进展

随着太赫兹(THz)技术的发展,许多改善成像质量和拓展成像维度的方法不断应用到THz成像领域,其中有许多是借鉴了在其他波段已发展成熟的技术手段,这些技术与THz成像的结合,已成为当前研究的一个热点领域,THz共焦扫描显微成像技术即是其中之一。在介绍共焦扫描显微成像原理的基础上,阐述并分析比较了国内外THz共焦扫描显微成像技术的发展状况,这些研究展示了THz共焦扫描显微成像技术广阔的应用及发展前景。     

采用光学处理方法的被动太赫兹波综合孔径成像

综合孔径技术对于提高被动太赫(THz)成像系统的分辨率、减小系统体积有着重要的意义.研究了一种基于电光调制和空间光干涉成像的THz综合孔径成像技术.在该成像方法中,天线阵列接收目标辐射的THz信号,通过混频和电光调制将信号振幅和相位信息加栽到激光载波上,由光纤传输该激光信号并在光纤末端形成天线缩比阵列结构,最终利用光纤阵列输出光束的空间互相干在透镜焦平面上获得目标成像.分析了该成像方法的原理,以及成像中的信号变换与光学干涉处理的关键技术,并利用0.5 THz超导体一绝缘体一超导体(SIS)接收机进行了电光调制和干涉实验.结果表明:该方法能够应用于被动THz综合孔径成像.     

0.67 THz高分辨力成像雷达

为达到厘米甚至亚厘米级的成像分辨力,从电子学角度出发,设计并构建了0.67 THz线性调频连续波(FMCW)成像实验平台。平台通过将Ka波段带宽1.2 GHz、功率2 W的线性调频信号24倍频,获得0.66 THz~0.688 8 THz的发射信号,功率约为1.2 mW,接收端的回波经过谐波混频完成去斜(Dechirp)形成2.4 GHz中频信号,二次变频后经高速采样送入信号处理机箱完成成像。雷达发射信号带宽为28.8 GHz,经系统非线性校正处理后,成像分辨力达到1.3 cm,验证了太赫兹雷达的高分辨成像能力。     

基于CCD与DSP的太赫兹实时成像系统

针对目前对THZ成像快速低噪的要求设计了一套以DSP为核心的THz实时成像系统,它采用电光晶体EO和CCD实现实时成像采集,使用CPLD进行图像数据的缓冲和采集控制逻辑,选择TI公司的TMS320DM642作为核心器件对图像信息进行处理。THz波具有独特的低能性和穿透性,所以THz成像技术在无损检测、安全检查、医学成像及食品生产质量监控等领域将有很大的应用前景。     

超材料压缩感知成像技术

基于超材料和压缩感知理论设计了一套简便的快速成像系统,可用于毫米波及太赫兹(THz)成像,具有结构简单,成像速度快,在不同频段移植性强等优点。系统采用超材料结构互补(CELC)单元设计单通道成像口径,实现了对信息的物理层压缩。基于口径在不同频率辐射特性的不相关性,构造测量矩阵,以扫频方式实现对目标场景的稀疏测量,最后采用两步迭代阈值(TwIST)算法实现对目标场景的重构。已完成K波段、THz波段成像口径设计,以及K波段成像仿真实验,40 cm成像口径理论上具备4.6 cm的距离分辨力和1.3°的角度分辨力。     

0.67 THz ISAR成像雷达收发链路设计

介绍了一种工作频率为0.67 THz的逆合成孔径雷达(ISAR)成像系统,该系统作用距离为2 m~8 m,成像分辨力1 cm×1 cm,采用收发分开的天线,发射信号形式为宽带线性调频连续波信号,可应用于安检和无损检测等多个领域。给出了其收发链路的设计方案,对作用距离、发射功率、信号相噪、分辨率、接收灵敏度、接收增益等指标进行了具体论证,并对收发链路各功能模块的组成结构进行了详细描述,为后续开展成像雷达系统的整机研制工作提供理论基础和技术支持。     

太赫兹成像技术的实验研究

建立了一套透射式逐点扫描太赫兹(THz)辐射成像装置,它采用<100>-InAs晶体作为高功率、宽频谱的THz辐射源和高灵敏度、低噪声的电光取样差分探测方法,具有对隐蔽在非透明电介质材料内物体成像的能力.并且,系统能够获得成像物体上每一点的光谱数据,可以对物体进行光谱成像.利用多种基于傅立叶变换的数据处理方法给出了葵花籽样品的透射图像,并对其中的几种进行分析和对比.全面介绍透射式逐点扫描THz成像的关键技术,包括成像装置、光束测量、数据处理和分析等几个方面,对有效利用THz成像技术和开展THz成像领域的相关研究具有指导意义.     

THz焦平面探测器及其成像技术发展综述

THz探测器作为THz成像系统的核心器件,一定程度上制约着THz成像技术的发展,鉴于单元/多元探测器的光机扫描成像模式存在的问题,THz焦平面探测器成像成为THz探测技术发展的方向。介绍了近年来国内外在THz焦平面探测器,特别是基于VOx的THz焦平面探测器及其成像技术的研究进展,分析了THz焦平面探测器及其成像模式的发展前景。本文对于研究THz成像技术及应用的发展具有重要的参考意义。     

猪肉组织的近场太赫兹成像检测研究

利用搭建的基于光电导微探针的近场太赫兹(Terahertz,THz)系统对新鲜猪肉组织切片进行了成像检测研究,结果发现近场THz成像可以很好地区分猪肉组织中的脂肪组织区域和肌肉组织区域,其成像效果明显优于传统远场THz时域光谱成像系统。研究表明了基于光电导微探针的近场THz成像技术在生物样品检测方面的可行性,展示出该技术在生物医学检测领域具有很好的应用前景。     

太赫兹近场成像技术及进展

太赫兹(THz)波具有能量低、穿透性强、频带宽等特点,因而太赫兹成像技术在无损检测、生物医药、安全检测等众多领域得到了广泛应用,在实际应用中如何提高太赫兹成像的分辨力变得越来越重要。由于太赫兹近场成像技术可突破衍射极限,获得分辨力为亚微米甚至是纳米量级的高质量图像,基于近场技术的高分辨THz成像技术相继被提出,并得到了进一步的应用。本文首先阐述了太赫兹近场成像的基本原理;其次总结了近场成像进展及增强方法;最后对太赫兹近场成像的未来进行了展望。     

2.52THz面阵透射成像系统改进及分辨率分析

太赫兹(THz)面阵成像具有成像速度快和像素多等特点,因此具有广阔的应用前景。成像系统的光路设计对成像质量具有很大影响。利用PyrocamⅢ热像仪作为面阵探测器,利用相干公司SIFIR-50连续太赫兹激光器作为成像光源,搭建太赫兹面阵实时成像系统,并通过多个离轴抛面镜和聚乙烯透镜对原有成像系统进行改进,以人民币水印、镂空金属板和分辨率板为目标进行实时面阵成像,获得了较为清晰的图像,通过与原有成像结果对比,验证了成像质量的提高,并通过分析成像结果对该成像系统的分辨率进行估计,该成像系统分辨率可以达到0.6 mm。     

生物组织高对比度的快速光声层析成像

为了得到高对比度的快速光声层析成像,采用甘油增加组织的透明度,结合多元相控技术的成像方法,获得了活体动物不同直径血管的光声重建图像.成像系统的横向分辨率为0.5mm,光声采集成像时间为5s.实验结果表明,该成像方法与现有的方法比较,具有成像对比度高、快速方便等特点,并有望成为一种组织功能在体成像的新方法.     

太赫兹频段的近程ISAR成像系统

介绍了一种THz频段的近程逆向合成孔径雷达(ISAR)成像系统.该系统采用EIO作为THz功率源,工作频率345 GHz,探测距离5～20 km,探测精度可达3.75 m,并具有较小的波束宽度、较高的分辨率和突出的抗干扰能力.在此基础上,对ISAR成像系统的技术指标进行分析.包括天线增益与探测距离和雷达发射功率之间的关系.该近程ISAR成像系统,可以进一步改进低空目标探测技术,未来随着太赫兹技术的发展,将会在低空探测和近程反导方面得到广泛应用.     

连续太赫兹反射扫描成像分辨率测量实验研究

图像空间分辨率是太赫兹(THz)成像系统的重要技术参数。为了测量系统的分辨率特性,仿照ISO12233标准制作了星形分辨率测试卡。通过对测试卡进行成像,将成像结果进行简单的处理即可获得系统在不同方向上对不同空间频率方波的响应曲线,从而测得系统的调制传递函数。利用自制的分辨率测试卡在已建立的THz点扫描反射成像系统上进行了实验研究,对系统的分辨率特性进行了测量及分析。最终测得该系统的分辨率为1.273 lp/mm,对应的线宽为0.393 mm,测量结果与刀口法所得结果较为一致。分析表明,利用星形分辨率测试卡能够方便地对系统的分辨率特性进行测量分析,直观、准确地得出系统的分辨率上限。     

主动式毫米波成像系统实现与方案设计

针对被动式毫米波成像信号强度弱,成像实际效果差,成像速度慢、设备体积大等缺点,本文通过对主动毫米波成像算法的分析,利用35GHz毫米波,设计并实现了一套单点式近场主动毫米波成像系统,扫描一个人体全身像时间为200s,分辨率为10.5mm,体积小于1.5m3,进而提出了一个改进的阵列式毫米波成像系统方案,其扫描一个人体像的速度达到了38.7s,分辨率达3.225cm。该主动式毫米波成像系统扫描的实际效果也较为理想,对于人体上的刀具等分辨清晰。     

0.33 THz雷达三维近场成像系统设计及成像试验

提出了采用步进频率结合平面扫描的THz雷达近场成像系统设计方案,基于宽带全息成像原理,可以实现三维高分辨率近场成像。采用多通道收发探头阵列缩短机械扫描行程,提高成像速度。给出了基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）和Stolt插值的三维图像重建算法,成像理论分辨率与波长相当。利用THz矢量网络分析仪和辅助设备,搭建了0.215~0.33 THz成像试验装置,完成了对多层金属-泡沫目标三维成像,成像分辨率达到预期水平,验证了系统设计和三维图像重建算法的正确性。