CN103323401B - 基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及装置 - Google Patents
基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103323401B CN103323401B CN201310226909.4A CN201310226909A CN103323401B CN 103323401 B CN103323401 B CN 103323401B CN 201310226909 A CN201310226909 A CN 201310226909A CN 103323401 B CN103323401 B CN 103323401B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thz
- near infrared
- thz wave
- optical parameter
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 67
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 31
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 15
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 8
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- CSJLBAMHHLJAAS-UHFFFAOYSA-N diethylaminosulfur trifluoride Substances CCN(CC)S(F)(F)F CSJLBAMHHLJAAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N digallium;selenium(2-) Chemical group [Ga+3].[Ga+3].[Se-2].[Se-2].[Se-2] ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000005418 spin wave Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及装置，以解决现有太赫兹波间接成像技术中成像速度和信噪比、分辨率不能兼顾的难题。该成像方法是：相干THz波照射目标物后与近红外泵浦光以共线匹配方式同时入射THz波光学参量上转换装置，得到的近红外闲频光共轭图像经光学成像系统成像采集，获取其中的强度、光谱分布及波前相位信息；将闲频光谱的强度、光谱分布及波前相位信息转换为THz波谱的强度、光谱分布及波前相位信息。本发明无需扫描和像素合成过程，实现高速实时成像；无自发辐射，信噪比高，可以对弱THz波信号成像；系统结构简单，可靠性好。
Description
技术领域
本发明属于光学成像领域，具体涉及一种基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及其装置。
背景技术
太赫兹(THz)辐射通常指的是频率在0.1THz～10THz之间的电磁波，其波段在微波和远红外之间。THz电磁辐射具有非常独特的性质，它可以透过各种生物体、电介质材料以及气相物质，并且许多轻分子的转动频率、大分子活官能团的振动模式和生物大分子的谐振频率都处在THz波段。另外，THz光谱也覆盖了电子材料的低能激励现象，凝聚态相位介质的低频振动模式，固体材料的声子、磁振子，等离子体激元以及液体分子振动等激励现象。因此，这些介质在THz波段具有丰富的吸收和色散性质，通过测量并分析样品的THz信号便可以获得关于材料中的物质成分和物理、化学以及生物学信息。近十年来，由于超快光学、半导体、电子学等科技的发展，THz波的产生和探测技术也逐渐成熟，因此，THz科学技术的两大基本应用——THz光谱和THz成像，在国家安全、国民经济和科学研究等领域有广泛的应用前景。
由于THz波段在远红外以外，波长长、光子能量小，目前，直接测量THz波图像的器件有制冷型和非制冷型微结构测辐射热仪阵列（Microbolometergrid），它们的分辨率受限于Microbolometer的尺寸（目前是数百微米），其中的制冷型探测器必须在液氦制冷（4K）下工作，购买、使用及维护成本极高。因此，各国发展了能在常温下工作的基于THz光谱技术的间接THz波图像测量方法。常见的THz光谱技术有THz时域光谱（TDS）技术、时间分辨光谱技术和THz发射光谱技术，但都属于宽带线性光谱探测技术。响应的成像基本原理为，利用THz成像系统把成像样品的透射谱或反射谱的信息(包括振幅和相位的二维信息)进行处理、分析，得到样品的THz图像。太赫兹成像系统的基本构成与TDS相比，多了图像处理装置和扫描控制装置。利用反射扫描或透射扫描都可以成像，这主要取决于成像样品及成像系统的性质。根据不同的需要，可以采用不同的成像方法。基于目前的宽带线性光谱探测技术的成像方法有时域逐点扫描成像和实时焦平面成像。逐点扫描成像相对受背景干扰小，信噪比高（104），但是由于逐点扫描成像时间非常长，成像时间取决于扫描点数量，成一幅像一般需要几十分钟甚至几个小时。实时焦平面成像能克服成像时间长的缺点，做到实时监控，但是成像信噪低、分辨率较差(毫米级)。因此新的方法和实验方案的提出是解决这一问题的主要途径，结构简单、性能稳定、高灵敏度和高信噪比成像系统是THz成像技术研究和应用的关键。
发明内容
本发明旨在提供一种基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及其装置，以解决现有太赫兹波间接成像技术中成像速度和信噪比、分辨率不能兼顾的难题。
本发明的技术方案如下：
基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1】产生一束相干THz波和一束近红外泵浦光；
2】相干THz波照射目标物，产生携带目标物强度及光谱分布信息的THz波图像；
3】步骤2】得到的THz波图像与近红外泵浦光以共线匹配方式同时入射THz波光学参量上转换装置，产生二阶非线性作用，所述THz波图像与近红外泵浦光的运转、带宽和重频特征相同，THz波光学参量上转换装置输出功率放大的THz波图像并产生强度高于功率放大后的THz波图像两个量级的近红外闲频光共轭图像；所述THz波光学参量上转换装置包括非线性图像转换增益介质；
4】步骤3】中得到的近红外闲频光共轭图像经光学成像系统成像采集，获取其中的强度、光谱分布及波前相位信息；
5】根据步骤4】中获取的近红外闲频光共轭图像的强度、光谱分布及波前相位信息，计算近红外闲频光共轭图像的频率对应的THz波频率，将闲频光谱的强度、光谱分布及波前相位信息转换为THz波谱的强度、光谱分布及波前相位信息。
较优的，上述非线性图像转换增益介质为GaSe晶体或者GaP、GaAs、DAST、ZGP。
较优的，在非线性图像转换增益介质的入射光路上还设置有离轴抛物面镜组，离轴抛物面镜组包括两片共焦的镀金离轴抛物面反射镜。
较优的，上述步骤1】中，相干THz波是由另一束近红外泵浦光经相干THz波发生器转换产生的。
较优的，上述近红外泵浦光经由半波片和偏振控制器组成的衰减器射入相干THz波发生器，衰减器用来控制选择合适的泵浦光脉冲能量以及控制输出泵浦光偏振方向为竖直偏振。
较优的，上述近红外泵浦光经第二光学准直缩束系统射入非线性图像转换增益介质。
较优的，在衰减器的前或后调节使光束准直，然后射入相干THz波发生器，光束准直通过第一光学准直缩束系统实现。
较优的，上述步骤4】中，在非线性图像转换增益介质与光学成像系统之间设置有近红外滤波器。
较优的，光学成像系统包括沿光路依次设置的近红外透镜和近红外CCD。
基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像装置，其特殊之处在于：包括近红外泵浦源、相干THz波发生器、THz波光学参量上转换装置、光学成像系统和计算机，THz波光学参量上转换装置包括非线性图像转换增益介质；相干THz波发生器输出相干THz波，照射目标物，产生携带目标物光谱信息的THz波图像，THz波图像与近红外泵浦源发出的光共同作为THz波光学参量上转换装置的输入，THz波光学参量上转换装置经光学成像系统和计算机连接，THz波图像与近红外泵浦源发出的光的运转、带宽和重频特征相同。
较优的，上述非线性图像转换增益介质为GaSe晶体或者GaP、GaAs、DAST、ZGP等非线性增益介质。
较优的，在上述非线性图像转换增益介质的入射光路上还设置有由两片共焦的镀金离轴抛物面反射镜组成的离轴抛物面镜组。
较优的，近红外泵浦源发出的光经分束片分为两束，一束入射至相干THz波发生器，另一束入射至THz波光学参量上转换装置。
较优的，近红外泵浦源与THz波光学参量上转换装置之间还设置有第二光学准直缩束系统。
较优的，近红外泵浦源与相干THz波发生器之间还设置有第一光学准直缩束系统和/或由半波片和偏振控制器组成的衰减器。
较优的，在非线性图像转换增益介质与光学成像系统之间设置有近红外滤波器。
较优的，光学成像系统包括沿光路依次设置的近红外透镜和近红外CCD。
本发明具有以下优点：
1、在对THz波图像上转换同时产生近红外的图像无需扫描和像素合成过程，实现高速实时成像；同时，基于参量上转换技术，在泵浦的时间窗口内发生参量过程，无自发辐射，信噪比高，填补国内外高分辨率THz波非线性光学实时成像技术的空白；
2、光学参量上转换技术本身具有单通增益高及可级联作用等优点，在成像同时放大图像信号，可以对弱THz波信号成像；
3、系统结构简单，可靠性好。
附图说明
图1为本发明的原理框架图；
图2为本发明实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例的放大后的THz波长和产生闲频光波长对应关系；
图4.1和4.2分别为对光学分辨率检验板所成的闲频光共轭图像和转换后的THz图像（分辨率检验板参数:1号条纹宽度为20μm、1mm线对为25）；
附图标号说明：
1-近红外泵浦源；2-分束镜；3-半波片；4-偏振控制器；5-第一光学准直缩束系统；6-相干THz波发生器；7-目标物；8-镀金离轴抛物面反射镜A；9-45°全反镜；10-第二光学准直缩束系统；11-镀金离轴抛物面反射镜B；12-非线性图像转换增益介质；13-近红外窗片；14-近红外透镜；15-近红外CCD；16-计算机。
具体实施方式
如图1所示，本发明的原理是：根据光子能量守恒定律，由于THz波光子能量小，在光学参量上转换的过程中，近红外的泵浦光子与THz波光子相互作用下可以得到近红外的频率略小于泵浦光频率的闲频光子，其频率关系满足ω闲频光=ω泵浦光-ωTHz，闲频光与THz波成共轭像，利用闲频光实现间接成像，这个过程具有高增益、高信噪和宽匹配带宽的特点，采用技术成熟的近红外CDD来获取将THz波段上转换为近红外波段的闲频光的图像信息。利用光参量上转换过程中THz光与闲频光频率一一对应且相位相同、成像互为共轭的特性间接测量样品的THz图像信息，相比线性光谱成像技术获得更高的成像信噪比(109)和分辨率(微米级)。
基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，包括以下步骤：
1】产生一束相干THz波和一束近红外泵浦光；
2】相干THz波照射目标物7，产生携带目标物7强度及光谱分布信息的THz波图像；
3】步骤2】得到的THz波图像与近红外泵浦光以共线匹配方式同时入射THz波光学参量上转换装置，产生二阶非线性作用，所述THz波图像应与近红外泵浦光的运转、带宽和重频特征相同，THz波光学参量上转换装置输出功率放大的THz波图像并产生强度高于功率放大后的THz波图像两个量级的近红外闲频光共轭图像；图3为放大后的THz波波长和产生的闲频光波长对应关系；
4】步骤3】中得到的近红外闲频光共轭图像经光学成像系统成像采集，获取其中的强度、光谱分布及波前相位信息，达到实时成像的目的。
5】将近红外闲频光共轭图像还原成THz波图像信息：根据步骤4】中获取的强度、光谱分布及波前相位信息，计算近红外闲频光共轭图像的频率对应的THz波频率，将闲频光谱的强度、光谱分布及波前相位信息转换为THz波谱的强度、光谱分布及波前相位信息。
其中，步骤1】相干THz波发生器6输出相干THz波有两种方式：一种是：将近红外泵浦源1产生的线偏振的近红外泵浦光入射相干THz波发生器6，较佳的，近红外泵浦源1产生近红外泵浦光后，采用由半波片3和偏振控制器4组成的衰减器来控制选择合适的泵浦光脉冲能量以及控制输出泵浦光偏振方向为竖直偏振，更佳的，在衰减器的前或后调节使光束准直，然后射入相干THz波发生器6，输出相干THz波；另一种是：相干THz波发生器6采用独立的THz波相干辐射源，输出相干THz波；调节光束准直通过第一光学准直缩束系统5实现。
步骤3】中的THz波光学参量上转换装置包括非线性图像转换增益介质12，具体可采用对THz吸收系数低并具有高光学非线性系数的GaSe晶体或者GaP、GaAs、DAST、ZGP晶体等等，THz波图像与近红外泵浦光以共线匹配方式同时入射THz波光学参量上转换装置，产生二阶非线性作用，输出功率放大的THz波图像并产生强度高于功率放大后的THz波图像两个量级的近红外闲频光共轭图像。较优的，在非线性图像转换增益介质12的前方设置有离轴抛物面镜组，离轴抛物面镜组优选两片沿光路依次设置的共焦的镀金离轴抛物面反射镜A8和镀金离轴抛物面反射镜B11组成，控制光束的准直发散或是汇聚。
步骤3】THz波图像与近红外泵浦光发生二阶非线性作用时需要对非线性图像转换增益介质12的长度、注入光束的方向和强度进行控制调整使输出的THz图像与闲频共轭像获得最高保真度。对非线性图像转换增益介质12长度的控制调整，是本领域公知技术；对注入光束的方向和强度的控制，是通过半波片3和偏振控制器4实现的。
步骤4】中，为了使近红外闲频光共轭图像更好的被采集，在非线性图像转换增益介质12与近红外CCD15之间设置有近红外滤波器。近红外滤波器具体可以采用近红外窗片13，用于过滤放大后的THz波图像。
步骤4】中的光学成像系统为一个沿光路依次设置的近红外透镜14和近红外CCD15。
如图2所示，基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像装置，包括近红外泵浦源1、相干THz波发生器6、THz波光学参量上转换装置、光学成像系统和计算机16；相干THz波发生器6输出相干THz波，照射目标物7，产生携带待成像样品光谱信息的THz波图像，携带待成像样品光谱信息的THz波图像和近红外泵浦源1产生的近红外泵浦光作为THz波光学参量上转换装置的输入，需要确保THz波图像与近红外泵浦光的运转、带宽和重频特征相同，THz波光学参量上转换装置再依次经光学成像系统与计算机16连接。
以下对该成像装置的各部分进行详述：
近红外泵浦源1：可以是脉冲或是连续运转、窄带或是宽带、低重频或是高重频的泵浦源。当泵浦源为短脉冲时需要进行脉冲同步。常见的，泵浦源采用ns级或fs级泵浦源，如Seeded PRⅡ8010型大能量单纵模调Q的Nd：YAG激光器。
相干THz波发生器6：用于输出相干THz波，相干THz波发生器6输出的THz脉冲小于泵浦光的脉冲宽度。相干THz波发生器6输出相干THz波有两种方式：一种是：将近红外泵浦源1产生的线偏振的近红外泵浦光入射相干THz波发生器6，该近红外泵浦源1与入射至THz波光学参量上转换装置的泵浦源，可以是同一个，即将一个近红外泵浦源1发出近红外泵浦光分成两束，其中一束入射相干THz波发生器6，另一束入射至THz波光学参量上转换装置；较佳的，近红外泵浦源1产生的近红外泵浦光后，采用由半波片3和偏振控制器4组成的衰减器来控制选择合适的泵浦光脉冲能量以及控制输出泵浦光偏振方向，更佳的，在衰减器的前或后设置第一光学准直缩束系统5，调节使光束准直，然后射入相干THz波发生器6，输出相干THz波，如图2所示；较优的，由近红外泵浦源1分出另一束近红外泵浦光经过第二光学准直缩束系统10准直后射入非线性图像转换增益介质12，必要时，需要全反镜9将光路进行合理引导。另一种是：相干THz波发生器6采用独立的THz波相干辐射源，输出相干THz波。
THz波光学参量上转换装置：包括非线性图像转换增益介质12，具体可采用对THz吸收系数低并具有高光学非线性系数的GaSe晶体或者GaP、GaAs、DAST、ZGP等非线性增益介质，THz波图像与近红外泵浦光以共线匹配方式同时入射THz波光学参量上转换装置，产生二阶非线性作用，输出功率放大的THz波图像并产生强度高于功率放大后的THz波图像两个量级的近红外闲频光共轭图像。较优的，在非线性图像转换增益介质12的前方设置有离轴抛物面镜组，离轴抛物面镜组优选两片镀金离轴抛物面反射镜，控制光束的准直发散或是汇聚。
为了使近红外闲频光共轭图像更好的被采集，非线性图像转换增益介质12与近红外CCD15之间设置有近红外滤波器。近红外滤波器具体可以采用近红外窗片13，用于过滤放大后的THz波图像。
光学成像系统包括沿光路依次设置的近红外透镜14和近红外CCD15，近红外CCD15可以根据需要选择合适分辨率、灵敏度和响应带宽器件。例如，高分辨率和灵敏度的近红外CCD15。
图2中，镀金离轴抛物面反射镜B11恰好位于非线性图像转换增益介质12的前方，恰好另一束近红外泵浦光射入非线性图像转换增益介质12时也需要经过镀金离轴抛物面反射镜B11，此时，为了节约器件，节省空间，可以在镀金离轴抛物面反射镜B11上设置有小孔，近红外泵浦光通过镀金离轴抛物面反射镜B11上的小孔射入非线性图像转换增益介质12，同时也不影响THz波图像射入非线性图像转换增益介质12。
该装置的主要参数为:上转换THz脉宽5ns，上转换THz波段为0.3-10THz，通过控制高精密旋转平台改变THz波图像与近红外泵浦光的相位匹配角，合理选择近红外泵浦光的泵浦功率和非线性图像转换增益介质12的长度以增加闲频光共轭图像的输出功率，提高成像系统稳定性。将种子注入的单纵模调Q的Nd:YAG激光器作为抽运光源，该激光器的主要指标为：单纵模（线宽0.003cm-1），波长1064nm，脉宽8ns，单脉冲能量大于150mJ，近红外透镜14的焦距300mm。图4.1和4.2分别为基于上述装置和参数，选择光学分辨率检验板作为目标物7，对光学分辨率检验板所成的闲频光共轭图像和转换后的THz图像，该光学分辨率检验板参数:1号条纹宽度为20μm、1mm线对为25。闲频光共轭图像和转换后的THz图像是共轭关系，转换后的THz图像分辨率高，信噪比高。
Claims (10)
1.基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，其特征在于：包括以下步骤：
1】产生一束相干THz波和一束近红外泵浦光；
2】相干THz波照射目标物，产生携带目标物强度及光谱分布信息的THz波图像；
3】步骤2】得到的THz波图像与近红外泵浦光以共线匹配方式同时入射THz波光学参量上转换装置，产生二阶非线性作用，所述THz波图像与近红外泵浦光的运转、带宽和重频特征相同，THz波光学参量上转换装置输出功率放大的THz波图像并产生强度高于功率放大后的THz波图像两个量级的近红外闲频光共轭图像；所述THz波光学参量上转换装置包括非线性图像转换增益介质；
4】步骤3】中得到的近红外闲频光共轭图像经光学成像系统成像采集，获取其中的强度、光谱分布及波前相位信息；
5】根据步骤4】中获取的近红外闲频光共轭图像的强度、光谱分布及波前相位信息，计算近红外闲频光共轭图像的频率对应的THz波频率，将闲频光谱的强度、光谱分布及波前相位信息转换为THz波谱的强度、光谱分布及波前相位信息。
2.根据权利要求1所述的基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，其特征在于：所述非线性图像转换增益介质为GaSe晶体或者GaP、GaAs、DAST、ZGP晶体。
3.根据权利要求2所述的基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，其特征在于：在非线性图像转换增益介质的入射光路上还设置有离轴抛物面镜组，离轴抛物面镜组包括两片共焦的镀金离轴抛物面反射镜。
4.根据权利要求1所述的基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，其特征在于：步骤1】中，相干THz波是由另一束近红外泵浦光经相干THz波发生器转换产生的。
5.根据权利要求4所述的基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，其特征在于：近红外泵浦光经由半波片和偏振控制器组成的衰减器射入相干THz波发生器，衰减器用来控制选择合适的泵浦光脉冲能量以及控制输出泵浦光偏振方向为竖直偏振。
6.根据权利要求5所述的基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，其特征在于：在衰减器的前或后调节使光束准直，然后射入相干THz波发生器。
7.根据权利要求1所述的基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法，其特征在于：步骤4】中，在非线性图像转换增益介质与光学成像系统之间设置有近红外滤波器。
8.基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像装置，其特征在于：包括近红外泵浦源、相干THz波发生器、THz波光学参量上转换装置、光学成像系统和计算机，THz波光学参量上转换装置包括非线性图像转换增益介质；相干THz波发生器输出相干THz波，照射目标物，产生携带目标物光谱信息的THz波图像，THz波图像与近红外泵浦源发出的光共同作为THz波光学参量上转换装置的输入，THz波光学参量上转换装置经光学成像系统和计算机连接，THz波图像与近红外泵浦源发出的光的运转、带宽和重频特征相同。
9.根据权利要求8所述的成像装置，其特征在于：在非线性图像转换增益介质的入射光路上还设置有由两片镀金离轴抛物面反射镜组成的离轴抛物面镜组。
10.根据权利要求9所述的成像装置，其特征在于：近红外泵浦源发出的光经分束片分为两束，一束入射至相干THz波发生器，另一束入射至THz波光学参量上转换装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310226909.4A CN103323401B (zh) | 2013-06-07 | 2013-06-07 | 基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310226909.4A CN103323401B (zh) | 2013-06-07 | 2013-06-07 | 基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103323401A CN103323401A (zh) | 2013-09-25 |
| CN103323401B true CN103323401B (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=49192287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310226909.4A Active CN103323401B (zh) | 2013-06-07 | 2013-06-07 | 基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103323401B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103983581B (zh) * | 2014-05-04 | 2016-01-27 | 东南大学 | 太赫兹波和红外光波联用测量气固射流场的方法和装置 |
| JP2017138461A (ja) * | 2016-02-03 | 2017-08-10 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| CN106444346B (zh) * | 2016-10-31 | 2018-12-14 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种太赫兹驱动的亚飞秒时间分辨条纹相机 |
| CN109242753B (zh) * | 2018-08-22 | 2020-09-29 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 基于交叉调制不稳定性的弱光图像随机共振重构方法及装置 |
| CN110108657A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-09 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 常温运转的超高灵敏度中长波红外成像方法及成像系统 |
| CN110954498A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-03 | 山东大学 | 一种基于频率转换的太赫兹波高光谱成像系统 |
| CN112414564B (zh) * | 2020-11-19 | 2022-03-22 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种太赫兹频率测量装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101271025A (zh) * | 2007-03-20 | 2008-09-24 | 北京大学 | 一种对种子光信号进行超快时间分辨测量的方法及装置 |
| CN201662531U (zh) * | 2010-01-14 | 2010-12-01 | 首都师范大学 | 小型太赫兹时域光谱仪 |
| CN102082386A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-06-01 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 单泵浦双输出光生太赫兹辐射方法及其产生装置 |
| CN102323040A (zh) * | 2011-05-30 | 2012-01-18 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 脉冲激射型太赫兹量子级联激光器的功率测量装置及方法 |
| CN102566198A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-11 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 太赫兹波光学参量放大装置及其方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012108117A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-06-07 | Olympus Corp | イメージング装置 |
-
2013
- 2013-06-07 CN CN201310226909.4A patent/CN103323401B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101271025A (zh) * | 2007-03-20 | 2008-09-24 | 北京大学 | 一种对种子光信号进行超快时间分辨测量的方法及装置 |
| CN201662531U (zh) * | 2010-01-14 | 2010-12-01 | 首都师范大学 | 小型太赫兹时域光谱仪 |
| CN102082386A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-06-01 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 单泵浦双输出光生太赫兹辐射方法及其产生装置 |
| CN102323040A (zh) * | 2011-05-30 | 2012-01-18 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 脉冲激射型太赫兹量子级联激光器的功率测量装置及方法 |
| CN102566198A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-11 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 太赫兹波光学参量放大装置及其方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103323401A (zh) | 2013-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103323401B (zh) | 基于光学参量上转换的太赫兹波实时成像方法及装置 | |
| US9104030B2 (en) | Laser illumination systems and methods for dual-excitation wavelength non-linear optical microscopy and micro-spectroscopy systems | |
| Ridente et al. | Electro-optic characterization of synthesized infrared-visible light fields | |
| JP6386655B2 (ja) | テラヘルツ波発生装置及びそれを用いた分光装置 | |
| WO2020077735A1 (zh) | 一种双光频梳光谱聚焦相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统 | |
| Picqué et al. | Mid-IR spectroscopic sensing | |
| Yabushita et al. | Development of a multiplex fast-scan system for ultrafast time-resolved spectroscopy | |
| Buchmann et al. | High-power few-cycle THz generation at MHz repetition rates in an organic crystal | |
| CN102082386B (zh) | 单泵浦双输出光生太赫兹辐射方法及其产生装置 | |
| CN108287132B (zh) | 一种太赫兹异步高速扫描系统触发信号产生装置及方法 | |
| CN107036721B (zh) | 太赫兹脉冲时域波形探测方法及系统 | |
| CN205843813U (zh) | 一种基于光纤拉伸器的全光纤式时域快扫描太赫兹光谱的装置 | |
| CN105910707A (zh) | 一种基于光纤拉伸器的全光纤式时域快扫描太赫兹光谱的方法 | |
| CN102566198A (zh) | 太赫兹波光学参量放大装置及其方法 | |
| Zhai et al. | Time-resolved single-shot terahertz time-domain spectroscopy for ultrafast irreversible processes | |
| EP3865851A1 (en) | Photoacoustic dual comb spectrometer | |
| US20220221400A1 (en) | Terahertz Spectrum Measurement System And Method For Analyzing A Terahertz Spectrum Of A Substance | |
| Rahman et al. | Wide-range broadband terahertz emission from high χ (2) dendrimer | |
| Chen et al. | Terahertz Spectroscopic Techniques for Material Characterization and Source Development | |
| CN221037672U (zh) | 一种扫频拼接的中远红外混频探测系统 | |
| Preda et al. | Broadband fourier-transform pump-probe and stimulated Raman scattering at megahertz modulation frequencies | |
| CN220932783U (zh) | 一种基于双梳锁模光纤激光器的泵浦-探测门控控制装置 | |
| CN118243668A (zh) | 一种基于非简并双光子吸收的超快光致发光光谱测量系统及方法 | |
| CN107015414A (zh) | 一种改变太赫兹波偏振态的系统和方法 | |
| Oeri et al. | 30 kHz THz pulse detection based on electro-optical sampling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |