太赫兹衰减全内反射油品检测系统中的棱镜设计

为了获得油品在太赫兹波段的衰减全内反射光谱,实现对油品的在线检测,利用光的折射定律,对太赫兹衰减全内反射系统中的核心部件——衰减全内反射棱镜进行了设计和实验。设计了单次反射棱镜,根据不同物质对太赫兹波的吸收程度不同,将单次反射棱镜用于太赫兹衰减全内反射系统,并进行了水和成品油的测试实验,取得了样品的光谱数据;进一步设计了多次反射棱镜,以增加油品对太赫兹的吸收,并对其进行了光学仿真。结果表明,经过单次全内反射,油品对太赫兹的吸收非常有限,无法实现对成品油的检测。该研究对下一步的油品检测是有帮助的。     

基于NSCT和形态学的微透镜表面分割

为有效分割精密光学微透镜及微透镜阵列的表面不同特征区域,结合具有良好平移不变性、多尺度多方向分解能力的非下采样轮廓波变换(NSCT)和数学形态学运算,提出了一种微透镜表面特征边缘提取方法.采用非下采样轮廓波变换分解微透镜表面,得到粗尺度系数和精细尺度系数.粗尺度系数采用数学形态学处理,获得近似特征边缘;精细尺度系数根据变换域系数模值、硬阈值处理后得到细节边缘.融合粗尺度和精细尺度边缘作为微透镜表面的边缘.实验表明,该方法可准确识别透镜表面的特征边缘,比传统的边缘算子更为有效.     

螺旋环超材料太赫兹吸波器的响应原理及特性

提出一种表层电磁谐振器呈螺旋环的超材料太赫兹吸波器.与常规的超材料吸波器不同,在材料的种类及厚度都不变的情况下,仅通过改变表面螺旋环的环数或环的起始和终止位置,就能有效地调节螺旋环超材料的太赫兹响应性能.研究发现,该超材料的响应频率的仿真值与驻波理论计算值基本吻合,说明螺旋环超材料的响应机理可以通过驻波理论解释、其响应频率具有可预计性.为了探究螺旋环超材料的响应机理,还比较研究了闭合圆环及开口圆环超材料吸波器的性能.结果表明,螺旋环、闭合圆环、开口圆环三种超材料吸波器具有部分类似的太赫兹响应性能.但是,与另外两种超材料不同,螺旋环超材料的表层电磁谐振器是半径连续变化的螺旋环、具有更强的耦合作用以及更加简便和灵活的性能调节方式.研究成果对超材料的理论及设计研究有新的启示.     

340 GHz稀疏MIMO阵列实时3-D成像系统

介绍了一种基于稀疏MIMO(Multiple Input and Multiple Output)阵列的340 GHz三维成像系统.系统采用水平放置的4发16收稀疏MIMO阵列配合垂直维的聚束扫描实现方位维的高分辨成像,每个发射通道的波形为16GHz带宽的线性调频连续波信号,通过脉冲压缩实现距离维的高分辨.测试结果表明,在4 m的探测距离(光程)上,成像系统方位向、垂直向和距离向的分辨率分别达到14 mm、10 mm和12 mm,通过对人体隐藏枪支的三维成像实验验证了系统对人体携带危险品的探测能力.     

太赫兹孔径编码成像研究综述

太赫兹孔径编码成像借鉴了光学孔径编码成像和微波关联成像的基本原理,通过反射式天线等技术改变目标区域太赫兹波等效空间幅相分布来实现高分辨成像,具有高帧率、高分辨、前视凝视等诸多优势,是太赫兹雷达的重要发展趋势之一.介绍了太赫兹孔径编码成像提出的背景,系统阐述了其原理、现状、实现方式、关键问题,指出了其在末制导、安检反恐等领域广阔的应用前景,以期为推动太赫兹孔径编码成像和新体制太赫兹雷达研究提供一定的借鉴.     

探测光波长对太赫兹波电光取样探测技术的影响

由于太赫兹波电光取样探测技术中电光晶体存在的色散关系, 探测光的波长会直接影响到电光取样的探测带宽和效率.由于该色散关系的存在, 不同的电光晶体在电光取样中响应函数不同.本文研究了两种典型的电光晶体-碲化锌和磷化镓晶体的响应函数, 发现在选取的四种探测激光波长内(600 nm、800 nm、1200 nm、1600 nm), 800 nm的探测激光更合适碲化锌晶体, 1200 nm的激光更合适磷化镓晶体.对于不同厚度的晶体, 存在一个最优化的探测激光波长, 使得该晶体的电光响应函数有最宽的带宽.     

碳类烟幕材料对太赫兹波的衰减特性

为获得太赫兹波对碳类烟幕的穿透特性,采用压片法分别将不同比例混合的石墨粉和KBr、碳黑粉和KBr进行压片,利用太赫兹时域光谱仪在0.2~1.1 THz频率范围内测试压片样品的太赫兹透射光谱,进而获得样品在该频率范围内的吸收系数。研究发现:随着频率的增大,样品的吸收系数均逐渐增大,且在同一频率处,其均随碳类粉末掺杂比例的增加而增大;与石墨相比,相同掺杂比例的碳黑样品具有更大的吸收系数。结果表明,太赫兹波具有较强的穿透石墨烟幕的能力,但其对碳黑烟幕的穿透能力较弱,利用碳黑有望进行太赫兹波段烟幕的研制。     

柱面光学微结构用于红外激光防护研究

激光防护是一种可广泛应用的技术,论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题,提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构,具有对可见光透过率影响小,同时对1 064 nm红外激光大角度散射的功能,从而实现激光防护。文中采用光线追迹方法设计具有移位结构的双面微柱透镜阵列,阵列周期T与透镜单元曲率半径R之间需满足0 T R/27的关系。应用Virtual-Lab光学建模软件对设计的柱面微结构进行模拟,模拟结果为:可见光平均透过率下降7%,对实用结果影响很小,并可以通过可见波段镀制增透膜进行弥补;1 064 nm红外激光反射率约为75%,发散角大于30。采用数字掩模光刻技术完成微柱透镜阵列实验,实验结果与模拟结果趋势相同,最终得出结论:微柱透镜阵列能实现大角度散射,能够极大降低激光单一方向反射回波能量,从而达到了激光防护的目的。     

太赫兹相位成像技术的研究

作为太赫兹技术的一个重要研究及应用方向,太赫兹成像有着其他成像方法所不具备的独特优势.太赫兹成像有着多种方法,本文中针对其中的多波长相位成像方法,进行了相关研究.     

基于高温超导约瑟夫森结的小型频谱检测仪

为实现对太赫兹信号的频谱测量,以集成对数周期天线的YBa2Cu3O7(YBCO)约瑟夫森双晶结为信号探测器,开展了基于高温超导约瑟夫森结的小型频谱检测仪的研制。在低温环境下,通过THz信号耦合、信号测量、数据读取及LabVIEW控制界面等功能模块,利用Hilbert逆变换完成信号的频谱恢复,最终成功研制出高温超导约瑟夫森结频谱检测仪,并对其进行了基本性能测试,实现了对0.1~2.5 THz的信号检测,频率分辨力高达0.04 GHz(@114 GHz)和2 GHz(@1.78 THz)。此外,对其分辨力的影响因素进行了初步分析。