CN106290178A - 一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统及方法 - Google Patents

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杨建忠
何璇
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Abstract

本发明实施例公开了一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统和方法。该系统包括单点太赫兹辐射源、抛物面反射镜和太赫兹阵列探测器，其中单点太赫兹辐射源位于抛物面反射镜的焦点处，太赫兹阵列探测器设置在抛物面反射镜的前方，使得抛物面反射镜反射出的来自于单点太赫兹辐射源的太赫兹辐射垂直照射到该太赫兹阵列探测器上。本发明的实施例中，避免了使用面源黑体，摆脱了对红外辐射源的依赖，从而降低了红外波段和其它波段辐射的干扰，能够提高非均匀性校正的准确性。

Description

一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统及方法
技术领域
本发明涉及非制冷太赫兹焦平面探测领域，尤其是涉及一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统及方法。
背景技术
太赫兹波是指频率在0.1~10THz(波长在30μm至3mm)之间的电磁波，其波段处于毫米波与红外波之间。由于太赫兹波的宽带性、瞬态性、低能性、相干性、惧水性、穿透性等特点，使其在安检、通信、生物化学等方面展现了广泛的应用前景，成为国内外研究热点。近二十年来，稳定可靠的太赫兹辐射发射源和太赫兹辐射探测手段因为超快电子学技术、激光技术以及低尺度半导体技术等的快速发展而相继出现，加快了太赫兹技术的发展和应用。
非制冷太赫兹焦平面探测器是在非制冷红外焦平面探测器的基础上通过增强其对太赫兹波段的吸收而形成的，目前已经有80*80、160*120、320*240等多种阵列大小。与红外焦平面阵列一样，非制冷太赫兹焦平面阵列探测器由于探测器的材料工艺、光机扫描结构的缺陷等原因使各探测单元的响应输出不一致，体现为图像的固定图案噪声、畸变和串扰等，也就是我们所要讨论的非均匀性问题，严重影响着图像的质量。
由于当前技术条件下无法做到尺寸足够大、辐射足够强并且足够均匀的太赫兹源，并且太赫兹阵列探测器对红外波段辐射也敏感。因此现有技术中在进行非均匀性校正过程中通常借助红外图像非均匀性校正的方法，使用面源黑体进行非均匀性校正。但是，由于红外波段与太赫兹波段存在很多不同之处，使用面源黑体进行非均匀性校正时，太赫兹探测器会吸收一个较宽波段的辐射，而当探测器在单一频率太赫兹辐射下时吸收的则是较窄的波段辐射。由此，使用面源黑体进行太赫兹探测器的非均匀性校正会导致其非均匀性校正存在误差，从而影响最后的成像质量。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种能够避免使用面源黑体、降低红外波段和其他波段的辐射干扰的太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统及方法。
本发明的一些实施例中，提供了一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统。该系统包括单点太赫兹辐射源、抛物面反射镜和太赫兹阵列探测器，其中单点太赫兹辐射源位于抛物面反射镜的焦点处，太赫兹阵列探测器设置在抛物面反射镜的前方，使得抛物面反射镜反射出的来自于单点太赫兹辐射源的太赫兹辐射垂直照射到该太赫兹阵列探测器上。
本发明的一些实施例中，该抛物面反射镜为离轴抛物面反射镜。
本发明的一些实施例中，提供了一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正方法。该方法包括：
设置抛物面反射镜；
设置单点太赫兹辐射源，使该单点太赫兹辐射源位于抛物面反射镜的焦点处；
设置太赫兹阵列探测器，使该太赫兹阵列探测器位于抛物面反射镜前方并且抛物面反射镜反射出的来自于该单点太赫兹辐射源的太赫兹辐射垂直照射到所述太赫兹阵列探测器上；
使单点太赫兹辐射源发射太赫兹辐射；
用太赫兹阵列探测器接收抛物面反射镜反射的单点太赫兹辐射源发出的太赫兹辐射，获得太赫兹图像；
用获得的太赫兹图像计算该太赫兹阵列探测器的非均匀性校正参数。
本发明的一些实施例中，该抛物面反射镜为离轴抛物面反射镜。
本发明的一些实施例中，使单点太赫兹辐射源发射太赫兹辐射，用太赫兹阵列探测器接收抛物面反射镜反射的单点太赫兹辐射源发出的太赫兹辐射，获得太赫兹图像，并用该太赫兹图像计算太赫兹阵列探测器的非均匀性校正参数的过程包括：
使单点太赫兹辐射源以第一功率发射太赫兹辐射；
用太赫兹阵列探测器接收抛物面反射镜反射的单点太赫兹辐射源发出的太赫兹辐射，获得第一太赫兹图像；
使单点太赫兹辐射源以第二功率发射太赫兹辐射；
用太赫兹阵列探测器接收抛物面反射镜反射的单点太赫兹辐射源发出的太赫兹辐射，获得第二太赫兹图像；
根据该第一太赫兹图像和第二太赫兹图像计算太赫兹阵列探测器的非均匀性校正参数。
本发明的一些实施例中，该第一功率小于该第二功率。
本发明的实施例中，与现有的太赫兹阵列非均匀性校正方法相比，避免了使用面源黑体，摆脱了对红外辐射源的依赖，从而降低了红外波段和其它波段辐射的干扰，能够提高非均匀性校正的准确性。
而且，本发明的实施例中，充分利用了现有太赫兹成像和光学器件，在当前太赫兹源无法做到足够均匀的条件下，通过光学方法将单点激光太赫兹源转换为平行均匀太赫兹辐射面，从而为太赫兹阵列非均匀性校正创造了条件。
附图说明
图1是本发明一个实施例的太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统的示意图。
图2是本发明一个实施例的太赫兹阵列探测器的非均匀性校正方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的实施例的太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统以及相应的校正方法。
参考图1，本发明的一些实施例中，一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统可以包括单点太赫兹辐射源1、抛物面反射镜4和太赫兹相机6，太赫兹相机6中包含太赫兹阵列探测器5。太赫兹阵列探测器5即为需要进行非均匀性校正的目标，太赫兹相机6为太赫兹阵列探测器5提供正常工作所需的驱动电流和时钟信号。
单点太赫兹辐射源1位于抛物面反射镜4的焦点处，太赫兹阵列探测器5设置在抛物面反射镜的前方。单点太赫兹辐射源1发出的发散状的太赫兹辐射2经过抛物面反射镜反射后变成平行的太赫兹辐射3。抛物面反射镜4反射出的来自于单点太赫兹辐射源1的太赫兹辐射（抛物面反射镜4反射出的太赫兹辐射即图1中的太赫兹辐射3）垂直照射到该太赫兹阵列探测器5上。
本发明的一些实施例中，太赫兹阵列探测器5上可以还设有带通滤波片（图中未示出），该带通滤波片可以进一步隔离干扰辐射源。
本发明的一些实施例中，该抛物面反射镜可以为离轴抛物面反射镜。
本发明的一些实施例中，一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正方法可以如图2所示。
在步骤10中，可以设置抛物面反射镜4。一些实施例中，该抛物面反射镜4可以是离轴抛物面反射镜。
在步骤11中，可以设置单点太赫兹辐射源1，使得该单点太赫兹辐射源1位于抛物面反射镜4的焦点处。这样，单点太赫兹辐射源1发出的发散状的太赫兹辐射2经过抛物面反射镜4反射后可以形成平行的太赫兹辐射3。
在步骤12中，设置太赫兹阵列探测器5，使得太赫兹阵列探测器5位于抛物面反射镜4的前方并且抛物面反射镜4反射出的来自于单点太赫兹辐射源1的太赫兹辐射垂直照射到太赫兹阵列探测器5上。
在步骤13、14和15中，可以使单点太赫兹辐射源发射太赫兹辐射，并用太赫兹阵列探测器5进行成像，即接收抛物面反射镜4反射的单点太赫兹辐射源1发出的太赫兹辐射，从而获得太赫兹图像，然后用获得的太赫兹图像计算该太赫兹阵列探测器5的非均匀性校正参数。
本发明的一些实施例中，步骤13、14和15中的过程可以包括：
使单点太赫兹辐射源1以第一功率发射太赫兹辐射；
用太赫兹阵列探测器5接收抛物面反射镜4反射的单点太赫兹辐射源1发出的太赫兹辐射，获得第一太赫兹图像；
使单点太赫兹辐射源1以第二功率发射太赫兹辐射；
用太赫兹阵列探测器5接收抛物面反射镜4反射的单点太赫兹辐射源1发出的太赫兹辐射，获得第二太赫兹图像；
根据该第一太赫兹图像和第二太赫兹图像计算太赫兹阵列探测器5的非均匀性校正参数。例如，一些实施例中，可以利用第一太赫兹图像和第二太赫兹图像数据，结合第一功率和第二功率两种不同强度太赫兹辐射下的整个太赫兹阵列探测器5的平均电压值和单个探测器单元自身的电压值计算校正参数。
本发明的一些实施例中，前述的第一功率和第二功率不相同。例如，一些实施例中，第一功率可以小于第二功率。
本发明的实施例中，与现有的太赫兹阵列非均匀性校正方法相比，避免了使用面源黑体，摆脱了对红外辐射源的依赖，从而降低了红外波段和其它波段辐射的干扰，能够提高非均匀性校正的准确性。
而且，本发明的实施例中，充分利用了现有太赫兹成像和光学器件，在当前太赫兹源无法做到足够均匀的条件下，通过光学方法将单点激光太赫兹源转换为平行均匀太赫兹辐射面，从而为太赫兹阵列非均匀性校正创造了条件。
以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (6)

1.一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正系统，其特征在于，包括：
单点太赫兹辐射源；
抛物面反射镜，所述单点太赫兹辐射源位于所述抛物面反射镜的焦点处；
太赫兹阵列探测器，所述太赫兹阵列探测器设置在所述抛物面反射镜前方，使得所述抛物面反射镜反射出的太赫兹辐射垂直照射到所述太赫兹阵列探测器上。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抛物面反射镜为离轴抛物面反射镜。
3.一种太赫兹阵列探测器的非均匀性校正方法，其特征在于，包括：
设置抛物面反射镜；
设置单点太赫兹辐射源，使所述单点太赫兹辐射源位于所述抛物面反射镜的焦点处；
设置太赫兹阵列探测器，使所述太赫兹阵列探测器位于所述抛物面反射镜前方并且所述抛物面反射镜反射出的太赫兹辐射垂直照射到所述太赫兹阵列探测器上；
使所述单点太赫兹辐射源发射太赫兹辐射；
用所述太赫兹阵列探测器接收所述抛物面反射镜反射的所述单点太赫兹辐射源发出的太赫兹辐射，获得太赫兹图像；
用所述太赫兹图像计算所述太赫兹阵列探测器的非均匀性校正参数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述抛物面反射镜为离轴抛物面反射镜。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，使所述单点太赫兹辐射源发射太赫兹辐射，用所述太赫兹阵列探测器接收所述抛物面反射镜反射的所述单点太赫兹辐射源发出的太赫兹辐射，获得太赫兹图像，用所述太赫兹图像计算所述太赫兹阵列探测器的非均匀性校正参数包括：
使所述单点太赫兹辐射源以第一功率发射太赫兹辐射；
用所述太赫兹阵列探测器接收所述抛物面反射镜反射的所述单点太赫兹辐射源发出的太赫兹辐射，获得第一太赫兹图像；
使所述单点太赫兹辐射源以第二功率发射太赫兹辐射；
用所述太赫兹阵列探测器接收所述抛物面反射镜反射的所述单点太赫兹辐射源发出的太赫兹辐射，获得第二太赫兹图像；
根据所述第一太赫兹图像和所述第二太赫兹图像计算所述太赫兹阵列探测器的非均匀性校正参数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述第一功率小于所述第二功率。
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