连续太赫兹波合成孔径数字全息成像方法

太赫兹波数字全息成像技术结合了太赫兹成像技术和数字全息成像技术的优势,是一种新型相衬成像技术,具有光源相干性要求低、光路结构简单、实时定量获取物光波复振幅信息等特点,非常适用于太赫兹波段成像。影响数字全息成像技术分辨力的因素有多种,其中一个主要因素是探测器靶面尺寸的大小,因此,提出合成孔径方法扩大探测器靶面尺寸,提高太赫兹数字全息的成像分辨力。文中搭建了连续太赫兹波同轴数字全息成像装置,获取了样品高质量、高分辨力的振幅和相衬图像。实验结果有效说明了合成孔径方法可以提高太赫兹数字全息成像分辨力。     

深度学习用于连续太赫兹同轴数字全息重建

由于太赫兹面阵探测器像元数少,且目标像素数较少,全息图的衍射效应明显,因此其重建较可见光全息图重建困难。研究两种将深度学习用于二维连续太赫兹同轴数字全息振幅重建的方法,并与传统的角谱法（ASM）和带切趾的振幅约束相位恢复算法（APRA）进行对比。第一种是端对端的U-net网络重建方法（H-UnetM）,即网络输入图像为全息图;第二种是角谱法加U-net网络重建方法（AS-UnetM）。仿真研究表明,对于记录距离15～20 mm、分辨率0.3～0.5 mm目标的2.52 THz全息图,AS-UnetM重建优于APRA,而H-UnetM仅优于ASM但不如APRA。最后通过真实实验加以验证,结果表明H-UnetM能够重建目标,但部分背景噪声也被突出,而采用ASUnetM在目标附近的重建效果最佳。     

脑胶质瘤太赫兹全息成像探索

太赫兹波(terahertz,THz)是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区,也是电子学向光子学的过渡区,称为电磁波谱的"太赫兹空隙(THz gap)",由于其独特的波谱特征,使得它在生物医学研究中成为研究热点。脑胶质瘤疾病是一种高发性的神经肿瘤疾病,对于它的早期诊断和早期治疗是脑胶质瘤患者获得良好预后的关键。本研究即采用大鼠C6脑胶质成瘤模型,利用太赫兹波对其皮下和颅内成瘤组织的冰冻切片进行波谱特征分析,同时利用太赫兹全息成像技术对其进行成像分析,对比研究不同厚度病理组织切片的波谱特征差异、对比正常组织和成瘤组织的波谱特征差异及其太赫兹全息成像结果,从而为实现太赫兹全息成像技术在生物医学检测应用方面奠定研究基础。     

基于物理增强神经网络的连续太赫兹波同轴数字全息成像

太赫兹同轴数字全息是一种全场、无透镜、定量相衬成像方法,具有简单且稳健的光路结构,适合太赫兹波应用,然而其固有的孪生像问题会严重降低再现像的质量。提出一种将物理模型和卷积神经网络相结合的迭代相位复原方法,在无需施加约束以及准备预训练的标记数据集情况下,可从单幅同轴数字全息图中高保真度地恢复出样品的复振幅分布,并充分抑制孪生像干扰。仿真和实验结果表明了该方法的可行性,再现像质量优于目前主流方法,即基于物理增强神经网络的方法可以进一步拓展太赫兹数字全息成像的应用范围。     

不同横向位置的小目标太赫兹同轴数字全息再现研究

由于Gabor同轴数字全息适用于透过光能量远大于目标遮挡能量,因此,针对小目标的不同横向位置的再现性能研究具有重要的应用价值。进行了不同横向位置的2.52THz Gabor同轴全息成像实验,将Tukey窗函数和角谱法结合实现二维再现,并对再现结果进行对比分析。实验结果表明,提出的算法抑制了孔径效应且整幅图像对比度也有所提高;靠近探测器中心部位的目标较处于探测器边缘附近的目标再现性能略好。     

太赫兹全息成像技术在太阳电池中的应用

晶体硅太阳电池具有成本低廉、工艺简单等优点,但在生产过程中难免会出现断栅、破裂等问题,因此对太阳电池片的检测至关重要。太赫兹波作为一种具有光子学及电子学特征的电磁波在无损检测方面具有独特的优势。通过采用太赫兹量子级联激光器数字全息成像系统,对模拟设计的太阳电池金属栅线、破裂硅片以及不同电阻率的衬底进行测试。结果表明,太赫兹全息成像技术在太阳电池检测领域具有较高的应用价值。     

太赫兹Gabor同轴数字全息记录距离实验研究

太赫兹Gabor同轴数字全息系统具有分辨率高和结构紧凑等特点,有潜在的应用前景。由于其系统横向分辨率与记录距离有关,因此研究实际成像系统中记录距离对成像结果的影响具有重要的应用价值。利用自制的分辨率分别为0.4mm和0.6mm的目标,进行了不同记录距离的2.52THz Gabor同轴全息成像实验,并通过角谱法实现数字再现。对再现像进行了对比分析,实验结果接近横向分辨率随记录距离变化的理论计算结果。     

太赫兹数字全息成像的研究进展

随着太赫兹成像技术的发展,人们对太赫兹成像系统的成像性能如分辨率、成像速率、成像维度等均提出了越来越高的要求。为了消除衍射对太赫兹成像的影响,提高太赫兹成像系统所能达到的性能指标,许多学者已针对太赫兹数字全息技术进行了研究。首先对太赫兹数字全息的基本原理进行了概述,阐述并分析了目前国内外有关太赫兹数字全息成像的研究进展,这些研究显示太赫兹数字全息技术在提高成像分辨率、扩展成像维度等方面具有很大的发展潜力,且具备实时成像的能力,具有十分广阔的应用及发展前景。     

近程目标太赫兹全息成像算法及仿真

对比传统的基于球面波分解的近程目标太赫兹全息成像算法,以驻定相位法为理论基础对成像算法进行推导,得到了相同的成像补偿公式。采取图像熵的判决准则分析阵元误差对成像结果的影响,为成像系统阵元位置精确度的设计提供理论依据。针对三维目标距离过近出现非补偿距离平面成像结果散焦的现象,对传统成像算法的缺陷进行分析,提出了基于循环补偿与投影合成相结合的近程目标太赫兹三维全息成像方法。220 GHz条件下的Matlab仿真结果验证了所提方法的有效性,实现了三维目标的聚焦成像。     

太赫兹波的层析成像

太赫兹波由于其独特的性质例如瞬态性、宽带性与相干性等,而具有非常重要的学术价值和应用前景。太赫兹成像技术是太赫兹波研究中的基础和一个重要方面,可广泛应用于无损检测、安全检查、光谱分析与生命科学等领域。本文讨论了基于太赫兹波的层析成像的过程与步骤、层析成像的方式以及相关的图像数据处理方法。     

BWO连续太赫兹波成像检测

返波管（BWO）连续太赫兹波成像方法是一种新的无损检测方法。实验过程中把样品放在X-Z二维电控平移台上进行扫描成像,透过样品的太赫兹波强度信息由热释电探测器接收,再经由电脑成像。该文给出了应用0.71 THz的连续太赫兹波对打孔铝板、公交卡、校园卡的内部结构和对隐藏在信封内硬币等物体和信封内纸片上的铅字迹的成像实验研究事例,并且测知该系统能够分辨出最小直径为1.5 mm的小孔。并且对成像图像进行了数字图像处理,结论表明,优化处理后的图像更加直观明显,提高了连续波成像的应用能力。揭示了BWO连续太赫兹波成像系统在无损检测和安检领域是实际有效的。     

太赫兹波生物医学研究的现状与未来

20世纪90年代以来,一系列的电子学和光子学技术突破使得太赫兹（THz）技术从实验研究逐渐发展到非破坏性检测、安全、医疗、通信等重要领域的实际应用。新技术的发展广泛激发了研究太赫兹波与生物分子和组织间相互作用的兴趣。与此同时,尽管太赫兹技术得到了广泛应用,人们对太赫兹辐射的生物效应却知之甚少。可以肯定,与高能辐射（如紫外线、x射线、伽马射线等）和生物组织的相互作用所引起的生物损伤相比,太赫兹辐射将引起独特的非电离非热生物效应。本文介绍了生物介质的太赫兹波表征技术研究和生物效应研究,总结了太赫兹技术在生物医学中的最新进展,进一步分析了太赫兹生物医学未来的发展和所面临的关键科学问题。     

采用CMOS太赫兹波探测器的成像系统

太赫兹波成像技术在生物医疗和安全检测等领域具有广阔的应用前景。针对新一代信息技术对便携式太赫兹波成像设备的需求,设计了基于CMOS太赫兹波探测器的成像系统。该系统包括一款CMOS太赫兹波探测器、片外模数转换器（ADC）、FPGA数字信号处理器、二位步进机、四个抛物面镜和太赫兹波辐射源等。CMOS太赫兹波探测器集成了片上贴片天线以及作为检波元件的NMOS晶体管,探测器由180 nm标准CMOS工艺制成。太赫兹波探测器的输出被片外模数转换器（ADC）采集并转换为数字信号,该数字信号被FPGA采集并传输到电脑上成像。所有上述元件均被装备在印刷线路板（PCB）上以减小系统体积。该系统实现了透射式太赫兹波扫描成像而无需斩波-锁相技术,并给出在860 GHz的太赫兹波照射下隐藏在信封内部金属的成像结果。     

太赫兹二维成像技术研究进展

太赫兹成像技术在人体安检、无损探伤、质量监控、生物医学、半导体特性表征等许多领域展现出广泛的应用前景。本文综述了各类太赫兹二维成像技术,包括太赫兹扫描成像、太赫兹单像素成像、电光调制太赫兹成像、太赫兹相机直接成像等技术,综述各类成像技术的研究背景,分析了具体的成像方法和成像结果,总结了不同太赫兹成像技术的优缺点并对今后太赫兹成像技术的发展趋势做出展望。     

脉冲太赫兹波成像与连续波太赫兹成像特性的比较

对脉冲太赫兹(THz)波成像和连续波太赫兹成像进行了对比研究.在两个系统下分别进行实验,对两个成像系统的成像机理、系统分辨率、系统噪声、成像速度、信息量、价格、复杂性、便携性及其应用进行多方面的比较.研究结果表明,脉冲系统可以获取更多信息,连续波系统简单便捷,两者在应用上具有各自的特点,同时又有很好的互补性.另外,就脉冲太赫兹波成像的多波长特点,探讨了太赫兹波多光谱成像识别方法.     

太赫兹线阵快速扫描成像

采用0.3THz辐射源和线阵探测器,搭建了太赫兹线阵扫描成像系统。该成像系统完成100mm×100mm区域的测量仅需1min,成像分辨率可达1.5mm,可以准确识别聚乙烯样品和水管中预埋的缺陷,高精度定位隐藏在信封内的剪刀和小刀。研究结果表明,该成像技术可以快速检测隐蔽物,在无损探伤和安全检查领域具有一定的实用价值。     

太赫兹波传播过程中横模分布的成像

研究了焦点位置附近太赫兹波的横模分布,目的在于了解系统中太赫兹波的横向分布情况,为进行太赫兹光谱和成像实验提供依据。通过太赫兹波逐点扫描成像,对经常被用来放置测试样品位置附近的太赫兹波横模分布情况进行了定性的分析。利用“狭缝法"测量了太赫兹光束的束宽。结果表明,太赫兹波在焦点附近不同位置的横向分布有较大差异,在焦点处对应于最长波长1.5 mm的最小光斑直径约为1.0 mm,这说明太赫兹波的聚焦有一定的限度。实验确定了系统中放置样品的最佳位置,对开展太赫兹光谱和成像研究有参考价值。     

低损耗太赫兹波导及其成像应用

高性能的太赫兹功能器件在太赫兹波的产生、传输及探测上都有着重要意义.报道了一种Kagome型低损耗太赫兹波导及其成像应用.首先根据反谐振波导理论设计了0. 1 THz处低损耗的太赫兹波导,其理论损耗低至0. 012 cm~(-1).然后使用3D打印技术制备波导实物,实验测得其损耗为0. 015 3 cm-1,波导末端光束发散角为6±0. 5°.最后基于该波导搭建了可重构太赫兹成像装置,分别实现了对隐藏刀片、矿石的反射和透射成像,在地下远距离勘探领域具有潜在的应用前景.     

太赫兹光谱成像龋齿检测

龋齿是一种广泛存在的慢性传染病,如果不及时采取治疗措施,可能会引发一系列口腔和人体健康问题,因此龋齿的早期筛查和治疗后的恢复跟踪诊疗非常重要.太赫兹电磁波对牙齿拥有较强的穿透性和非电离辐射,使其成为未来龋齿早筛的重要潜在手段之一.本文使用太赫兹时域光谱成像分析仪对含有龋病的牙齿切片进行了二维太赫兹脉冲透射扫描成像.实验结果表明：由于牙齿中不同组织对太赫兹脉冲的响应不同,该技术可有效对牙釉质、牙本质和牙釉质龋进行区分和检测;采用频域成像分析,也可对牙本质龋进行检测.太赫兹谱学成像技术可为龋齿早期筛查提供一种无电离辐射、非接触、高可靠性的新手段.