CN108732124B - 一种三维层析成像系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种三维层析成像系统及方法，该系统包括：无衍射器件、偏光组件、扫描器件以及接收器；无衍射器件用于将入射的第一光束汇聚成第二光束，该第一光束是太赫兹光；偏光组件设置于无衍射器件的出光侧，用于将第二光束中预设偏振方向的光出射到扫描器件；扫描器件用于将该预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料，并将被检材料反射的第三光束反射到偏光组件；偏光组件还用于改变第三光束的偏振方向，并将偏振方向改变后的第三光束反射到接收器；接收器设置于偏光组件的反射侧，用于接收偏光组件反射的第三光束，以根据第三光束的信息构建被检材料的三维图像。通过上述方式，本申请能够提高材料检测的速度和成像精度。
Description
技术领域
本申请涉及材料检测技术领域，特别是涉及一种三维层析成像系统及方法。
背景技术
实际工业生产应用中，各种材料在生产制造过程中可能产生缺陷，引起质量问题，甚至导致采用该材料的整个结构件的报废，造成重大经济损失，尤其是应用于航空航天领域的各种复合材料，对材料质量要求更高，一旦采用的材料内部产生缺陷，将造成重大损失，甚至是发生重大事故。
目前可以利用红外光线检测、X射线检测等方法，对材料进行三维成像，从而检测材料内部结构是否存在缺陷，但这些方法所用射线的成像景深距离短，探测图像的分辨率较低，对材料内部结构，尤其是对复合材料内部结构的检测精度低。
发明内容
本申请主要提供一种三维层析成像系统及方法，能够提高材料检测的精度。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种三维层析成像系统，包括：无衍射器件、偏光组件、扫描器件以及接收器；无衍射器件用于将入射的第一光束汇聚成第二光束，该第一光束是太赫兹光；偏光组件设置于无衍射器件的出光侧，用于将第二光束中预设偏振方向的光出射到扫描器件；扫描器件用于将该预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料，并将被检材料反射的第三光束反射到偏光组件；偏光组件还用于改变第三光束的偏振方向，并将偏振方向改变后的第三光束反射到接收器；接收器设置于偏光组件的反射侧，用于接收偏光组件反射的第三光束，以根据第三光束的信息构建被检材料的三维图像。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种三维层析成像方法，包括：利用无衍射器件将入射的第一光束汇聚成第二光束，该第一光束是太赫兹光；利用偏光组件将第二光束中预设偏振方向的光出射到扫描器件；利用扫描器件将该预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料，并将被检材料反射的第三光束反射到偏光组件；利用偏光组件改变第三光束的偏振方向，并将改变后的第三光束反射到接收器；利用接收器接收偏光组件反射的第三光束，以根据第三光束的信息构建被检材料的三维图像。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的部分实施例中，利用无衍射器件将入射的第一光束汇聚成第二光束；利用偏光组件将第二光束中预设偏振方向的光出射到扫描器件；利用扫描器件将该预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料，并将被检材料反射的第三光束反射到偏光组件；利用偏光组件改变第三光束的偏振方向，并将改变后的第三光束反射到接收器；利用接收器接收偏光组件反射的第三光束，以根据第三光束的信息构建被检材料的三维图像，从而利用无衍射器件，可以将第一光束汇聚成近似无衍射的第二光束，使得该第二光束在后续传播和扫描到被检测材料的过程中不发散、光场能量高度集中、中心亮斑尺寸小，进而使得扫描后利用第三光束的信息构建的被检材料的三维图像分辨率高，提高材料检测的精度。此外，由于入射的第一光束是太赫兹光，太赫兹光具有良好的穿透性，能够穿透被检材料内部，从而根据反射的光信号可以对被检材料进行层析成像，提高三维图像的分辨率。
附图说明
图1是本申请三维层析成像系统第一实施例的结构示意图；
图2是本申请三维层析成像系统第二实施例的结构示意图；
图3是本申请三维层析成像系统第二实施例中发射器和接收器的结构示意图；
图4是本申请三维层析成像系统第三实施例的结构示意图；
图5是本申请三维层析成像方法一实施例的流程示意图；
图6是图5中各步骤的具体流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本申请三维层析成像系统10第一实施例包括：无衍射器件101、偏光组件102、扫描器件103以及接收器104。
无衍射器件101用于将入射的第一光束汇聚成第二光束；偏光组件102设置于无衍射器件101的出光侧，用于将第二光束中预设偏振方向的光出射到扫描器件103；扫描器件103用于将该预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料A，并将被检材料A反射的第三光束反射到偏光组件102；偏光组件102还用于改变第三光束的偏振方向，并将偏振方向改变后的第三光束反射到接收器104；接收器104设置于偏光组件102的反射侧，用于接收偏光组件102反射的第三光束，以根据第三光束的信息构建被检材料A的三维图像。
其中，无衍射器件101是将入射的第一光束汇聚成近似无衍射光束的器件，即该第二光束是近似无衍射光束，如无衍射贝塞尔光束。该无衍射器件101可以是能够产生近似无衍射光束的透镜或者透镜组合等，其可以采用超表面材料、高密度聚乙烯(high-densitypolyethylene，HDPE)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚丙烯或聚4－甲基戊烯－1(TPX)等材料制作，此处不做具体限定。该无衍射器件101的类型具体可以根据入射的第一光束的频率选择，例如入射的第一光束是太赫兹光时，该无衍射器件101可以选择太赫兹频段的无衍射透镜。
该第一光束可以是光源直接产生的准直光束，例如激光器产生的光束，也可以是光源产生后经过某些器件处理后的准直光束，该第一光束是可以穿透被检材料A的射线，如太赫兹光等。该被检材料可以是质量要求较高的复合材料，也可以是其他非极性材料等，此处不做具体限定。该被检材料的厚度会影响光束的穿透性，一般不大于10cm。
该偏光组件102是集产生偏振光、改变光偏振方向，并反射改变偏振方向后的偏振光多种功能为一体的偏光组件，其中，产生的偏振光的偏振方向与反射偏振光的偏振方向不同，该偏光组件102可以是具有上述某一项功能的独立元件的组合，例如起偏器、偏振分束器和四分之一波片的组合，也可以是集成上述功能的装置，此处不做具体限定。
该扫描器件103可以是一可三维移动的反射镜，也可以是一组可改变第二光束出射方向的振镜，使得出射的第二光束以扫描方式反射到被检材料A表面。其中，该扫描器件103的扫描频率可以根据成像时间和材料尺寸等实际需求设置。例如，当该被检材料A的尺寸为50cm*50cm*10cm，且第二光束的中心光斑为0.3mm时，控制该扫描器件103的扫描频率(如2kHz)，可以使得该成像时间不大于5s，成像分辨率达到0.3mm*0.3mm*1.5mm，从而可以提高材料检测的速度和成像精度。
该接收器104可以包括探测器和信号处理器，其中探测器设置于该偏光组件102的反射侧，可以探测接收该偏光组件102反射的第三光束，信号处理器可以获取接收到的第三光束中的信息，以构建被检材料A的三维图像。
具体地，在一个应用例中，光源产生的准直第一光束，入射到该无衍射器件101，由该无衍射器件101汇聚成近似无衍射的第二光束，该第二光束中预设偏振方向的光透过该偏光组件102，入射到扫描器件103上，由该扫描器件103将该预设偏振方向的光束反射到被检材料A表面，其中该扫描器件103可以移动，从而可以改变该预设偏振方向的光束的出射方向，控制该扫描器件103(如可三维方向移动的反射镜)的移动方向和移动角度，可以使得该预设偏振方向的光束以扫描方式反射到被检材料A表面。该预设偏振方向的光束会在被检材料A表面进行反射、透射，且由于被检材料A不同位置的材料平整度、厚度、材料的反射率、折射率等不尽相同，且内部缺陷可能存在缺陷等，不同位置该预设偏振方向的光束被吸收或反射的程度不同，因此，最终反射回到扫描器件103的第三光束中的信息(相位和强度等信息)可以反映该被检材料A的结构。该第三光束被反射到扫描器件103后，由该扫描器件103反射到偏光组件102，该偏光组件102会改变射入的第三光束的偏振方向，并将改变偏振方向后的第三光束反射，设置于该偏光组件102反射侧的接收器104利用探测器接收该第三光束后，其信号处理器可以提取该第三光束中的信息，以根据该第三光束中的相位和强度等信息，可以分析得知每个位置该被检材料A的内部结构，进而可以形成该被检材料A的三维图像。
相对于现有需要准直、扩散、聚焦等各种器件的复杂可见光光学系统，本实施例中利用无衍射器件就可以将入射的第一光束汇聚成近似无衍射的第二光束，同时利用偏光组件使得预设偏振方向的偏振光可以扫描到被检材料，光学系统简单，且近似无衍射的该预设偏振方向的光束在后续传播和扫描到被检测材料的过程中不发散、光场能量高度集中、中心亮斑尺寸小，可以使得扫描后利用第三光束的信息构建的被检材料的三维图像分辨率高，提高材料检测的精度，同时，偏光组件可以使得扫描和后续传播过程中的光信号更纯净，减少外界环境光信号的影响，有利于提高材料检测的准确度。
在其他实施例中，该三维层析成像系统还可以包括光源，即发射器，可以发射该第一光束。
具体如图2所示，本申请三维层析成像系统20第二实施例是在本申请三维层析成像系统第一实施例的基础上，进一步包括：发射器100，该发射器100设置于无衍射器件101的入光侧，用于发射第一光束至无衍射器件101。
由于太赫兹频段的光波不仅对绝大多数的非极性材料(聚四氟乙烯、单晶硅、陶瓷片、布料、纸)具有高透性，可以穿透超声波所不能穿透的泡沫材料，与超声波相比具有更高的分辨率，因此利用太赫兹成像技术可以探测材料内部结构，尤其适合用于对非极性材料进行层析成像。而且太赫兹光子能量低，频率为1THz的光子能量只有约4毫电子伏特，仅为X射线所携带能量的百万分之一，不会引起有害的电离反应，可以实现材料的无损检测，尤其适合用于质量要求高、制造成本高的复合材料的检测。
本实施例中，该发射器100可以采用太赫兹光发射器，形成太赫兹频段的第一光束，其中，该第一光束的频率不小于0.5THz。
可选地，本实施例中该无衍射器件101为无衍射透镜，如太赫兹频段的PTFE透镜。该无衍射透镜101可以将平行入射的第一光束汇聚为近似无衍射的第二光束(涡旋光)，其中该第二光束的景深不小于1.5m，中心光斑直径可以为0.3mm。
可选地，进一步参阅图2，该偏光组件102具体包括：起偏器1021、偏振分束器1022和四分之一波片1023。
其中，起偏器1021设置于无衍射器件101的出光侧，用于将第二光束中预设偏振方向的光出射到偏振分束器1022；偏振分束器1022设置于起偏器1021的出光侧，用于透过预设偏振方向的光，反射偏振方向与预设偏振方向垂直的光；四分之一波片1023设置于偏振分束器1022的出光侧，用于将两次通过四分之一波片的光的偏振方向旋转90度。
该起偏器1021、偏振分束器1022和四分之一波片1023的类型根据第一光束的工作频段选择。例如，第一光束工作在太赫兹频段，则该起偏器1021、偏振分束器1022和四分之一波片1023均应选择工作于太赫兹(THz)频段的器件，即THz起偏器、THz偏振分束器和四分之一THz波片。
具体地，在一个应用例中，发射器100发出0.5THz的第一光束，该第一光束经过无衍射透镜102之后，被汇聚成近似无衍射的第二光束，该第二光束是椭圆偏振的偏振光，中心光斑直径为0.3mm。该第二光束入射到THz起偏器1021(如一THz偏振片)，由于THz起偏器1021只能透过预设偏振方向的光，该第二光束中只有预设偏振方向的光透过该THz起偏器1021到达THz偏振分束器1022。由于该THz偏振分束器1022可以透过预设偏振方向的线偏光，反射偏振方向与该预设偏振方向垂直的线偏光，因此该预设偏振方向的光继续透过该THz偏振分束器1022到达四分之一THz波片1023，该预设偏振方向的光第一次直接透过该四分之一THz波片1023，入射到扫描器件103，由扫描器件103将该预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料A表面。
被检材料A会吸收、反射该预设偏振方向的光，形成第三光束反射到该扫描器件103，由于光路可逆、光速很快，而扫描器件103的扫描速度一般小于光速，因此该第三光束会沿原光路的逆方向反射回到四分之一THz波片1023。由于该四分之一THz波片1023会将第二次经过的光的偏振方向旋转90度，则经过该四分之一THz波片1023的第三光束的偏振方向垂直于入射的预设偏振方向的光。偏振方向改变后的该第三光束继续传播到该THz偏振分束器1022时，该THz偏振分束器1022会反射该第三光束，此时，设置于该THz偏振分束器1022反射侧的接收器104可以探测并接收该第三光束，对该第三光束信号进行处理后，则可以得到第三光束的信息，以根据该第三光束的信息(相位和强度信息)构建被检材料A的三维图像。
本实施例中，该发射器100可以采用固态电子技术，形成太赫兹固态发射前端，类似的，该接收器104也可以采用固态电子技术，形成太赫兹固态接收前端。其中，当该发射器100需要产生频率较高的太赫兹波时，可以采用倍频技术将较低频率的信号倍频到所需的太赫兹频段。
可选地，如图3所示，本实施例中，该发射器100包括：信号源1001、第一倍频器1002和发射天线1003。该信号源1001用于产生本振信号，该本振信号的频率小于第一光束的频率；第一倍频器1002连接信号源1001，用于将本振信号的频率提升至太赫兹频段，以形成第一光束；发射天线1003连接第一倍频器1002，用于发射第一光束。
其中，该第一倍频器1002可以采用多个倍频器(如二倍频器、四倍频器等)串联而成，具体根据所需的倍频数选择倍频器的类型和数量，此处不做具体限定。
具体地，在一个应用例中，该信号源1001可以产生12.5GHz的本振信号，该第一光束所需的频率是600GHz(即0.6THz)，该第一倍频器1002的倍频数为48倍，则可以利用一个三倍频器和两个四倍频器串联形成该第一倍频器1002，当然，也可以采用两个二倍频器和一个四倍频器、一个三倍频器串联形成该第一倍频器1002，或者采用一个三倍频器和一个十六倍频器串联形成该第一倍频器1002，又或者采用一个二倍频器、一个三倍频器和一个八倍频器串联形成该第一倍频器1002。当然，在其他实施例中，也可以采用其他倍频数的倍频器，只要能够得到所需频段的信号即可。该发射天线1003接收到该第一倍频器1002倍频后输出的信号后，可以将该信号形成第一光束发射至无衍射器件101。
可选地，继续参阅图3，该接收器104具体包括：接收天线1041、基带信号源1042、调制器1043、第二倍频器1044、混频器1045、信号处理装置1046。
该基带信号源1042用于产生低频基带信号，该低频基带信号的频率小于本振信号的频率；调制器1043的输入端分别连接信号源1001和基带信号源1042，输出端连接第二倍频器1044，用于将基带信号调制到本振信号上后输入到第二倍频器1044中进行倍频；混频器1045的输入端分别连接该接收天线1041和第二倍频器1044，用于将第二倍频器1044倍频后的信号与接收天线1041接收的信号进行混频，以得到一低频信号，其中该第二倍频器1044的倍频数与第一倍频器1002相同；信号处理装置1046连接混频器1045，用于对混频后的低频信号进行处理，以得到第三光束的信息进行成像。
具体地，在一个应用例中，该接收天线1041可以接收第三光束，生成第三光束信号，当该发射天线发射的第一光束频率为600GHz(即0.6THz)时，该第三光束的频率也为600GHz。该基带信号源1042产生1MHz的低频基带信号，调制器1043获取发射器100的信号源1001产生的12.5GHz本振信号，将该1MHz的基带信号调制到该12.5GHz的本振信号上，形成12.501GHz的信号。第二倍频器1044的倍频数与该第一倍频器1002相同，均为48倍，则该12.501GHz的信号经过倍频后，可以得到600.048GHz的信号，其中该第二倍频器1044也可以采用多个倍频器串联的形式，其结构可以与第一倍频器1002相同，也可以不同，只要倍频数相同即可。由于低频信号处理方便，该混频器1045获取600.048GHz的信号和该600GHz的第三光束信号后，进行混频，可以得到48MHz的低频信号，该低频信号保留有第三光束的信息。该信号处理装置1046获取该48MHz的低频信号后，可以从该低频信号中提取相位信息和强度信息等，从而可以根据反映被检材料A结构的上述相位信息和强度信息构建被检材料A的三维图像，进而可以从三维图像中直观得到该被检材料A内部是否存在缺陷。
可选地，进一步参阅图3，该接收器104中，该信号处理装置1046包括：依次连接的正交信号(I/Q)解调器10461、模数转换器(A/D)10462、现场可编程门阵列(FPGA)10463以及成像电路10464。
该正交信号解调器10461用于将该低频信号进行解调；该模数转换器10462用于将解调后的低频信号转换为数字信号；该现场可编程门阵列10463用于采集该数字信号中的数据；成像电路10464用于利用采集到的数据构建被检材料A的三维图像。
具体地，在一个应用例中，由于数字信号处理较为简单方便，而混频后的低频信号是经过调制的模拟信号，该信号处理装置1046首先利用I/Q解调器10461将该低频信号进行解调后，利用A/D转换器10462将解调后的模拟低频信号转换为数字信号，再采用FPGA10463采集该数字信号中的数据(如相位和幅度信息)，最后成像电路10464可以利用采集到的数据分析被检材料A的内部结构，最终构建被检材料A的三维图像。当然，在其他实施例中，该接收器104也可以直接连接一独立的成像装置，由该独立的成像装置根据该第三光束的信息构建被检材料A的三维图像。
本实施例中，利用无衍射器件就可以将入射的第一光束汇聚成近似无衍射的第二光束，同时利用起偏器、偏振分束器和四分之一波片组成的偏光组件使得预设偏振方向的线偏振光可以扫描到被检材料，光学系统简单，近似无衍射的该预设偏振方向的光束在后续传播和扫描到被检测材料的过程中不发散、光场能量高度集中、中心亮斑尺寸小，可以使得扫描后利用第三光束的信息构建的被检材料的三维图像分辨率高，提高材料检测的精度，同时，偏光组件可以使得扫描和后续传播过程中的光信号更纯净，减少外界环境光信号的影响，有利于提高材料检测的准确度，并且利用太赫兹频段光束的强穿透性和低光子能量的特性，可以穿透厚度较高的被检材料，且不损伤被检材料，实现无损检测。
在其他实施例中，该三维层析成像系统的扫描器件还可以采用多个可移动的振镜。
具体如图4所示，本申请三维层析成像系统30第三实施例是在本申请三维层析成像系统第一实施例的基础上，进一步限定该扫描器件103为扫描振镜，包括第一振镜片1031和第二振镜片1032，该第一振镜片1031沿第一方向转动，第二振镜片1032沿垂直于第一方向的第二方向转动，以使得第二光束逐行或逐列扫描被检材料A。
其中，该第二光束的扫描方式可以是沿“Z”或“弓”字形扫描。该第一振镜片1031可以是行方向振镜，即该第一振镜片1031转动后，可以改变第二光束的出射方向，使得该第二光束在被检材料A表面的行方向上扫描；而该第二振镜片1032则是列方向振镜，即该第二振镜片1032转动后，可以改变第二光束的出射方向，使得该第二光束在被检材料A表面的列方向上扫描。
具体地，初始状态时，该第一振镜片1031和第二振镜片1032可以平行设置，开始逐行扫描时，该第一振镜片1031开始转动，该第二振镜片1032不动，扫描完一行后，该第二振镜片1032转动一定角度，第一振镜片1031不动，使得第二光束可以照射下一行，然后重复上述步骤，直至该被检材料A被扫描完毕。
当然，在其他实施例中，该第一振镜片1031可以是列方向振镜，该第二振镜片1032可以是行方向振镜，扫描方式也可以是逐列扫描，或者采用其他扫描方式，此处不做具体限定。
本实施例中的三维层析成像系统也可以与本申请三维层析成像系统第二实施例相结合。
如图5所示，本申请三维层析成像方法应用于本申请三维层析成像系统，该三维层析成像系统的具体结构可以参考本申请三维层析成像系统第一至第三任一实施例的结构。本实施例中，该三维层析成像方法包括：
S101：利用无衍射器件将入射的第一光束汇聚成第二光束；
S102：利用偏光组件将第二光束中预设偏振方向的光出射到扫描器件；
S103：利用扫描器件将预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料，并将被检材料反射的第三光束反射到偏光组件；
S104：利用偏光组件改变第三光束的偏振方向，并将改变后的第三光束反射到接收器；
S105：利用接收器接收偏光组件反射的第三光束，以根据第三光束的信息构建被检材料的三维图像。
可选地，步骤S101之前，进一步包括：
S100：利用发射器发射第一光束至无衍射器件。
其中，该发射器设置于无衍射器件的入光侧，该第一光束可以是太赫兹频段的光束，频率不小于0.5THz。
可选地，如图6所示，步骤S100具体包括：
S1001：利用信号源产生频率小于第一光束频率的本振信号。
S1002：利用第一倍频器将该本振信号倍频为太赫兹频段的信号。
S1003：利用发射天线将该太赫兹频段的信号转变为准直的太赫兹频段的第一光束，并发射至太赫兹无衍射透镜。
可选地，步骤S101具体包括：
S1011：利用太赫兹无衍射透镜将第一光束汇聚成太赫兹频段的近似无衍射的第二光束。
可选地，步骤S102具体包括：
S1021：利用起偏器将第二光束中预设偏振方向的光出射到偏振分束器。
S1022：利用偏振分束器、四分之一波片依次透过该预设偏振方向的光，将该预设偏振方向的光出射到扫描器件。
可选地，步骤S103具体包括：
S1031：控制扫描振镜以扫描方式将该预设偏振方向的光反射到被检材料表面。
S1032：利用该扫描振镜将被检材料反射的第三光束反射回四分之一波片。
可选地，步骤S104具体包括：
S1041：利用四分之一波片将该第三光束的偏振方向旋转90度后，出射到偏振分束器。
S1042：利用偏振分束器将偏振方向改变后的该第三光束反射。
可选地，步骤S105具体包括：
S1051：利用接收天线接收偏振分束器反射的第三光束；
S1052：利用调制器将基带信号源产生的低频基带信号调制到本振信号上；
S1053：利用第二倍频器将调制后的信号倍频到太赫兹频段；
其中，该第二倍频器的倍频数与该第一倍频器相同。
S1054：利用混频器将倍频后的信号与接收的第三光束信号进行混频，得到一低频信号。
其中，该低频信号携带该第三光束的信息。
S1055：利用信号处理装置将该低频信号进行处理，得到该第三光束的相位和强度信息，并根据该相位和强度信息分析该被检材料的结构，构建该被检材料的三维图像。
本实施例中，利用无衍射器件就可以将入射的第一光束汇聚成近似无衍射的第二光束，同时利用起偏器、偏振分束器和四分之一波片组成的偏光组件使得预设偏振方向的线偏振光可以扫描到被检材料，光学系统简单，近似无衍射的该预设偏振方向的光束在后续传播和扫描到被检测材料的过程中不发散、光场能量高度集中、中心亮斑尺寸小，可以使得扫描后利用第三光束的信息构建的被检材料的三维图像分辨率高，提高材料检测的精度，同时，偏光组件可以使得扫描和后续传播过程中的光信号更纯净，减少外界环境光信号的影响，有利于提高材料检测的准确度。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种三维层析成像系统，其特征在于，包括：无衍射器件、偏光组件、扫描器件以及接收器；
所述无衍射器件用于将入射的第一光束汇聚成第二光束，所述第一光束是太赫兹光；
所述偏光组件设置于所述无衍射器件的出光侧，用于将所述第二光束中预设偏振方向的光出射到所述扫描器件；
所述扫描器件用于将所述预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料，并将所述被检材料反射的第三光束反射到所述偏光组件；
所述偏光组件还用于改变所述第三光束的偏振方向，并将偏振方向改变后的所述第三光束反射到所述接收器；
所述接收器设置于所述偏光组件的反射侧，用于接收所述偏光组件反射的所述第三光束，以根据所述第三光束的相位和强度构建所述被检材料的三维图像；
所述无衍射器件为无衍射透镜，所述无衍射透镜用于将平行入射的所述第一光束汇聚为所述第二光束，其中所述第二光束的景深不小于1.5m；
所述偏光组件包括：起偏器、偏振分束器和四分之一波片；
所述起偏器设置于所述无衍射器件的出光侧，用于将所述第二光束中预设偏振方向的光出射到所述偏振分束器；
所述偏振分束器设置于所述起偏器的出光侧，用于透过所述预设偏振方向的光，反射偏振方向与所述预设偏振方向垂直的光；
所述四分之一波片设置于所述偏振分束器的出光侧，用于透过第一次通过所述四分之一波片的光并将第二次通过所述四分之一波片的光的偏振方向旋转90度；
所述系统进一步包括：
发射器，设置于所述无衍射器件的入光侧，用于发射所述第一光束至所述无衍射器件，其中所述第一光束是频率不小于0.5THz的太赫兹光；
所述发射器包括：信号源、第一倍频器和发射天线；所述信号源用于产生本振信号，所述本振信号的频率小于所述第一光束的频率；所述第一倍频器连接所述信号源，用于将所述本振信号的频率提升至太赫兹频段，以形成所述第一光束；所述发射天线连接所述第一倍频器，用于发射所述第一光束；
所述接收器包括：接收天线、基带信号源、调制器、第二倍频器、混频器、信号处理装置；所述基带信号源用于产生低频基带信号，所述基带信号的频率小于所述本振信号的频率；所述调制器的输入端分别连接所述信号源和所述基带信号源，输出端连接所述第二倍频器，用于将所述基带信号调制到所述本振信号上后输入到所述第二倍频器中进行倍频；所述混频器的输入端分别连接所述接收天线和所述第二倍频器，用于将所述第二倍频器倍频后的信号与所述接收天线接收的信号进行混频，以得到一低频信号，其中，所述第二倍频器的倍频数与所述第一倍频器相同，所述低频信号携带所述第三光束的信息；所述信号处理装置连接所述混频器，用于对所述低频信号进行处理，以得到所述第三光束的信息进行成像；
其中，所述发射器为采用固态电子技术形成的太赫兹固态发射前端；所述接收器为采用固态电子技术形成的太赫兹固态接收前端；
所述接收天线用于接收所述第三光束，生成第三光束信号输入到所述混频器进行混频。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描器件为扫描振镜，包括第一振镜片和第二振镜片，所述第一振镜片沿第一方向转动，所述第二振镜片沿垂直于所述第一方向的第二方向转动，以使得所述第二光束逐行或逐列扫描所述被检材料。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置包括：依次连接的正交信号解调器、模数转换器、现场可编程门阵列以及成像电路；
所述正交信号解调器用于将所述低频信号进行解调；
所述模数转换器用于将解调后的所述低频信号转换为数字信号；
所述现场可编程门阵列用于采集所述数字信号中的数据；
所述成像电路用于利用采集到的所述数据构建所述被检材料的三维图像。
4.一种三维层析成像方法，其特征在于，包括：
利用无衍射器件将入射的第一光束汇聚成第二光束，所述第一光束是太赫兹光；
利用偏光组件将所述第二光束中预设偏振方向的光出射到扫描器件；
利用所述扫描器件将所述预设偏振方向的光以扫描方式反射到被检材料，并将所述被检材料反射的第三光束反射到所述偏光组件；
利用所述偏光组件改变所述第三光束的偏振方向，并将改变后的所述第三光束反射到接收器；
利用接收器接收所述偏光组件反射的所述第三光束，以根据所述第三光束的相位和强度构建所述被检材料的三维图像；
所述利用无衍射器件将入射的第一光束汇聚成第二光束，包括：
利用太赫兹无衍射透镜将所述第一光束汇聚成太赫兹频段的无衍射的第二光束；
所述利用偏光组件将所述第二光束中预设偏振方向的光出射到扫描器件，包括：
利用起偏器将第二光束中预设偏振方向的光出射到偏振分束器；
利用所述偏振分束器、四分之一波片依次透过所述预设偏振方向的光，将所述预设偏振方向的光出射到所述扫描器件；
所述利用所述偏光组件改变所述第三光束的偏振方向，并将改变后的所述第三光束反射到所述接收器，包括：
利用所述四分之一波片将所述第三光束的偏振方向旋转90度后，出射到所述偏振分束器；
利用所述偏振分束器将偏振方向改变后的所述第三光束反射；
所述利用无衍射器件将入射的第一光束汇聚成第二光束之前，进一步包括：
利用发射器发射所述第一光束至所述无衍射器件，其中，所述发射器设置于所述无衍射器件的入光侧，所述第一光束的频率不小于0.5THz；
所述利用发射器发射所述第一光束至所述无衍射器件，包括：
利用信号源产生频率小于第一光束频率的本振信号；
利用第一倍频器将所述本振信号倍频为太赫兹频段的信号；
利用发射天线将所述太赫兹频段的信号转变为准直的太赫兹频段的第一光束，并发射至所述太赫兹无衍射透镜；
所述利用接收器接收所述偏光组件反射的所述第三光束，以根据所述第三光束的相位和强度构建所述被检材料的三维图像，包括：
利用接收天线接收所述偏振分束器反射的所述第三光束；
利用调制器将基带信号源产生的低频基带信号调制到所述本振信号上；
利用第二倍频器将调制后的信号倍频到太赫兹频段，其中，所述第二倍频器的倍频数与所述第一倍频器相同；
利用混频器将倍频后的信号与接收的第三光束信号进行混频，得到一低频信号，其中，所述低频信号携带所述第三光束的信息；
利用信号处理装置将所述低频信号进行处理，得到所述第三光束的相位和强度信息，并根据所述相位和强度信息分析所述被检材料的结构，构建所述被检材料的三维图像。
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