基于光子混频的连续太赫兹波成像系统设计及应用
太赫兹波（Terahertz，简称 THz）时域光谱技术具有丰富的光谱信息，不仅可以鉴别物体的成分，还可重构物体的厚度分布或折射率等，但是系统复杂、成本高、成像速度较慢。相对脉冲THz波成像系统，连续THz波成像系统有效地降低了系统的复杂度及成本，提高了成像速度。但返波管、耿氏二极管等传统的透反射成像系统只能得到幅度信息，不能得到相位信息，物体的折射率或厚度信息不能被反映。基于光子混频的连续THz波成像系统可同时获得物体的幅度信息和相位信息，但目前国内相关方面的研究相对较少。本文搭建了基于光子混频的连续 THz波透射成像系统，并对此系统进行应用，主要研究内容如下： （1）利用频差在THz波频率范围内的两个外腔半导体激光器搭建了基于光子混频的连续THz波透射成像系统，并对该系统的性能进行了测试。该系统可同时获得物体的幅度信息和相位信息，在太赫兹波工作频率0.47THz时，系统信噪比可达68dB，系统的分辨率为1mm；对幅值信息成像进行了应用，如：刀片成像、系统透视成像、系统无损检测等。信号调制频率、锁相放大器的时间常数、采样速率以及样品二维平移台的电极速度等要根据实际需要匹配最佳实验参数，达到最优的成像结果。 （2）利用光子混频连续THz波透射成像系统获得的相位信息对样品的厚度和折射率进行了测量；分析了样品不同透射强度和平行平面样品干涉效应对相位测量的影响，并对结果进行了分析。实验结果表明：当样品的太赫兹透射系数大于0.5时，测量精度优于2.0％；随着透射系数的不断减小，测量精度明显下降。当平行平面样品折射率较高时，干涉效应会影响测量精度，此时应选取适当的参考样品进行待测样品的测量。
光谱检测;连续太赫兹波;成像系统;厚度;折射率;光子混频
中国计量大学
硕士
控制工程
洪治;孟福胜
2015
中文
TN247
73
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）