THz成像技術介紹

THz成像技術是THz技術發展的重要方向之一，在國防、安檢、材料、生物和醫療領域都有著重大意義。目前THz成像技術主要分為：掃描成像和THz面陣探測器直接成像，但是這兩種方式都面臨著重大的技術挑戰。
首先，THz掃面成像，這種方式多應用在時域光譜領域中，掃面成像需要的時間較長，無法實時成像，且隨著空間分辨率的提高及掃描面積的加大，所需要的時間越長，使得這種方式的發展在很多應用中受到限制，如國防、安檢、生物醫療等；另該方式產生的THz輻射較弱，相應的穿透力較弱，且由于水對于THz的吸收，使其無法在空氣中較長距離的傳輸，這也限制了該方式在很多領域的應用。
其次，THz面陣探測器直接成像，這種方式可做實時成像，且由于目前THz激光器的功率可以做到幾百毫瓦接瓦級，所以可以實現較長距離的實時成像。這種方式原本應該是成像應用中的方式，但是由于THz面陣探測器的研發難度較大，目前領域內的THz面陣探測器空間分辨率較低，靶面較小，靈敏度較低，這些都限制著THz面陣探測器直接成像技術的發展。
 
美國Microtech公司推出了THz上轉換成像技術
 
該技術利用THz光束和1064nm光束的差頻及和頻，利用普通的CCD成像，較大程度的提高了空間分辨率、靈敏度及靶面大小。

圖1. 實驗原理圖
圖1. THz非線性成像的實驗原理圖（THz輻射入射到樣品上，然后聚焦到非線性晶體。1064nm的紅外光束和THz光束在晶體里重疊，THz光束上轉換成紅外光。透鏡的作用是讓上轉換光束在CCD上成像。1064nm的紅外背景需要用限波濾光片和偏振濾光片去除。）
 

                                          圖2. 頻率變化示意圖

圖2. 1064nm泵浦光譜（黑線）。通過泵浦光和THz脈沖的混頻，頻率求和的是上轉換光束（藍色），頻率求差的光束（紅色）也會產生，對于ps脈沖，上轉換光譜能更好的從泵浦光中分出來。
目前，THz的寬帶、相干探測在科學界廣泛應用，許多工業應用要求THz光束在成像之前能在空氣或者其他材料中傳播。通過上轉換成近紅外的窄帶THz探測在增加信噪比方面比利用寬帶脈沖的電光取樣技術有潛在的數量級的優勢。此外，窄帶THz的應用會越加讓人滿意，因為窄帶THz可以調整為在長光程中低衰減的大氣傳輸窗口。對于這一應用，TPO是*的可以提供窄線寬、高平均功率和高峰值功率的理想的源
TPO太赫茲參量振蕩器是一個理想的用于非線性太赫茲成像的源，可以提供同步的THz脈沖和IR輻射。
 
 

• 在上轉換信號中，高重頻提供了高平均功率，使CCD相機更容易探測。
• 窄帶寬脈沖使上轉換信號更容易被分開，可以使用限波濾光片去除較強的泵浦光。
• 紅外光可以同時作為OPO和上轉換的泵浦光，使整個過程更同步。

 
相關產品：
 

 
產品參數：
 

注意：偏振方式：垂直方向的線偏振
 
工作原理：
鎖模光纖激光器使用10W平均功率，6ps脈沖和1064nm波長泵浦OPO晶體。這些會下轉換到被0.85 THz或者1.55 THz分開的2.1um的信號和閑頻脈沖。以準相位方式同置于OPO腔內的砷化鎵匹配的信號和閑頻脈沖之間產生差頻以生成一個穩定的差頻輸出。
 
THz波會被提取出來通過帶有紅外通道的正確角度的拋物鏡，確保THz波校準和反射出腔內。使用一片長波通過的濾光片當做窗口來防止一些被忽略的低能的紅外型號分散進入OPO，以保證0.85THz和1.5THz輸出的純度。此外，1um和2um的輸出也可以適應泵浦探測和時域實驗的要求。
 
應用

• THz成像
• 泵浦探測實驗
• THz光譜
• 非線性光學

                     TPO-850的典型光譜輸出                            TPO-1500和TPO-1500-HP的典型光譜輸出