RU2021100951A - Способ и устройство мультиспектрального скоростного получения пространственных изображений в терагерцевой области спектра - Google Patents

Claims (9)

1. Способ мультиспектрального скоростного получения пространственных изображений включая в глубину поверхностных слоев биологических тканей, органических и неорганических материалов и идентификации находящихся в них объектов, в том числе положение, геометрию и состав, с помощью пучка широкополосного терагерцевого излучения в диапазоне частот электромагнитного излучения 0.3-3 ТГц и средней мощностью 100 мВт и более, получаемого при высокоэффективном оптическом выпрямлении мощного квазинепрерывного фемтосекундного лазерного излучения на длине волны 1,55 мкм в нелинейно-оптическом органическом кристалле DAST в условиях фазового синхронизма, с пространственным разрешением порядка длины волны используемого терагерцевого излучения - 90-900 мкм в геометрии на отражение с обработкой изображения, получаемого с помощью линейки или матрицы микроантен, математическими методами в режиме реального времени, отличающийся отсутствием второго лазерного пучка; отсутствием второго нелинейно-оптического кристалла; высокой скоростью сканирования и/или малым временем измерения в одной точке; наличием фемтосекундного лазера с высокой частотой следования до 1 МГц и выше и средней энергией лазерного импульса до десятков микроджоулей; длиной волны, настроенной в максимум преобразования используемых нелинейно-оптических кристаллов за счет наличия фазового синхронизма для процесса оптического выпрямления; широким диапазоном перестройки частот электромагнитного излучения 0,3-3 ТГц с возможностью работы как на широком спектре, так и на узкой линии спектра.

2. Способ по п. 1, отличающийся реализацией измерений в геометрии на пропускание.

3. Способ по п. 1, отличающийся возможностью измерений на нескольких линиях в диапазоне 0,1-10 ТГц длин волн.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регистрация терагерцевого изображения производится пробным оптическим пучком с использованием нелинейно-оптических методов, например ап-конверсии изображения, вращения плоскости поляризации, генерации второй гармоники.

5. Способ по п. 1, отличающийся использованием оптического излучения на длине волны в диапазоне 1.3-2.0 мкм и преобразованием в терагерцевый диапазон спектра в процессе оптического выпрямления в нелинейно-оптическом органическом кристалле, обеспечивающем фазовый синхронизм на выбранной длине волны оптического излучения.

6. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее высокоэффективный генератор мощного (от 5 Вт средней мощности) лазерного излучения на основе фемтосекундного компактного инфракрасного лазера (длина волны 1,55 мкм) с высокой средней мощностью и частотой следования импульсов 0,1-5 МГц и высокоэффективного преобразователя оптического излучения в терагерцевый диапазон спектра на основе эффекта оптического выпрямления в нелинейно-оптическом органическом кристалле DAST в условиях эффективного фазового синхронизма с обработкой изображения, получаемого с помощью линейки или матрицы микроантен, математическими методами в режиме реального времени, отличающийся отсутствием второго канала оптического излучения (пробного пучка) и дополнительных нелинейно-оптических кристаллов для регистрации терагерцевых изображений, а также отсутствием системы сканирования образца или второго лазерного пучка для регистрации изображений; и возможностью прямой регистрации терагерцевого излучения без регистрации изменения характеристик пробного пучка.

7. Устройство по п. 6, отличающееся использованием гибких волноведущих структур для передачи и приема терагерцевого излучения.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что регистрация терагерцевого изображения производится, в том числе с помощью линейки или матрицы микроболометров, или полупроводниковыми структурами или твердотельными датчиками.

9. Устройство по п. 6, отличающееся совмещением терагерцевой диагностики с оптической или ИК диагностикой одних и тех же областей исследуемых образцов с подключением к средствам отображения информации.