摘要：太赫兹(Terahertz,THz)波具有能量低、穿透性强、分辨率高等特性,因而THz成像技术在安全检测、医学诊断、无损探伤等领域具有广阔的应用前景。THz探测器作为THz成像系统的重要组成部分,其性能对成像分辨率、成像速度等有重要影响。由于具备可室温工作、易大面积集成、响应速度快等特性,场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)THz探测器在成像应用中潜力巨大。综述了近年来FET THz探测器在THz成像领域的研究进展(包括成像阵列、材料选择等方面),分析了设计和制造中存在的问题;指出天线和像素间距是限制大规模阵列化的重要因素,并在此基础上对未来的研究方向进行了展望;指出新的材料和结构设计将进一步改善器件性能,从而实现更快速、更清晰的THz成像。

摘要：针对现有输送带撕裂检测方法存在灵敏度和安全性能低,且无法消除复杂工作环境带来的影响等问题,提出了一种基于太赫兹成像技术的输送带撕裂检测方法。设计并搭建了连续波太赫兹反射式成像系统,采集输送带撕裂的太赫兹图像;对原始图像进行滤波等处理获得低噪声太赫兹图像;最后搭建了基于机器学习太赫兹图像自动分类识别系统,该系统通过提取太赫兹图像的灰度直方图统计特征和几何特征,构建太赫兹图像特征库,并利用特征选择去除特征冗余,最终结合分类器实现对输送带撕裂种类的自动分类与识别。结果表明:通过太赫兹反射式成像系统对输送带进行成像实验,验证了太赫兹波成像技术检测输送带撕裂的可行性;太赫兹图像自动分类识别系统实现了对输送带3种撕裂种类的自动分类与识别,在组合特征下,使用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的分类准确率可达91.6%。

摘要：太赫兹(Terahertz,THz)波具有能量低、穿透性强、分辨率高等特性,因而THz成像技术在安全检测、医学诊断、无损探伤等领域具有广阔的应用前景。THz探测器作为THz成像系统的重要组成部分,其性能对成像分辨率、成像速度等有重要影响。由于具备可室温工作、易大面积集成、响应速度快等特性,场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)THz探测器在成像应用中潜力巨大。综述了近年来FET THz探测器在THz成像领域的研究进展(包括成像阵列、材料选择等方面),分析了设计和制造中存在的问题;指出天线和像素间距是限制大规模阵列化的重要因素,并在此基础上对未来的研究方向进行了展望;指出新的材料和结构设计将进一步改善器件性能,从而实现更快速、更清晰的THz成像。

摘要：为了设计出适用于太赫兹波段成像的光学系统,综合分析了各种成像系统的特点,其中离轴三反射式光学系统具有独特的优势。通过对离轴三反射式光学系统的设计原理、设计方法和步骤的详细介绍,利用ZEMAX光学设计软件,通过编写简单的ZPL宏指令以及光阑和视场离轴,设计了工作在太赫兹波段、入瞳大小250mm、瞬时视场1mrad、焦距800mm、F数3.2的系统,实现了可用于太赫兹波段无中心遮拦的离轴三反射式准光学成像系统设计。

摘要：基于全固态电子器件和零中频机制,设计了基于调频连续波的太赫兹无损检测成像系统。所提系统的有效频率范围为9.375~13.75 GHz,经24倍频后自由空间中的频率范围为0.225~0.330 THz。采用单个喇叭天线与定向耦合器结合,实现收发一体,并利用光学透镜组对太赫兹波束进行准直聚焦。对准光系统的波束质量进行了优化,提高了系统的信噪比,确保了在现有参数条件下的最佳空间分辨率。同时,采用相位聚焦的方法对系统进行了非线性矫正,使得深度分辨率接近理论分辨率。系统采用直线扫描和旋转扫描组合的方式,实现了柱坐标三维数据的获取。利用所提系统对高压绝缘端子进行了检测评估,并重构了全视角透视图像,实现了目标三维结构在实空间和像空间的孪生对应。此外,所提系统能够准确地显示绝缘端子内部的异常区域,有助于直观地评估被检测目标的内部状态,进而可以进一步满足工业领域无损检测的需求。

摘要：为实现太赫兹焦平面实时成像及小型电子学相机前期研制,设计了一种基于FPGA和ARM异构架构的太赫兹成像最小控制系统。系统采用赛灵思推出的xc7z020clg400-2芯片作为控制核心,使用基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)的340 GHz频段的32×32太赫兹探测器阵列,实现了ROIC读出电路时序控制、高速ADS8422控制、数据乒乓缓冲写入DDR并发送至上位机,最终进行软硬件联调。实验结果表明,控制系统能够实现太赫兹全像元、单像元、行和列扫描实时成像,帧频达到47.3 Hz,有效数据传输速率稳定在0.775 Mbit/s,而且FPGA和ARM异构可缩短开发周期、节省资源,使系统灵活性和集成度更高。

摘要：基于偏振转换的物理过程,提出了一种由金属光栅、L型金属贴片和介质板组成的超宽带高效线性偏振转换器。利用有限元数值模拟软件CST对偏振转换特性进行了研究。数值结果表明,偏振转换器在0.5~1.8 THz工作,相对带宽达到113%,传输系数大于0.87,偏振转换率接近100%。利用Matlab建立了Fabry-Perot干涉模型,验证了理论分析结果与数值结果的一致性。通过改变该偏振转换器的结构参数,构造“1”“0”幅度编码超表面。该编码超表面在线极化太赫兹波入射下,实现了“IUTL”的空间成像功能。所设计的超表面对于入射波的极化方向不敏感,并展现出超宽带、高传输效率的特性,在无线通信领域具有潜在的应用价值。

摘要：设计了一款太赫兹准光探测器,该探测器主要由砷化镓肖特基二极管芯片以及高阻硅透镜组成.为了减小所设计芯片的欧姆损耗,将天线图案生长在了半绝缘砷化镓层上.在335～350GHz频率范围内,准光探测器的实测电压响应率为1360～1650V/W,双边带变频损耗为10.6～12.5dB.对应估算的等效噪声功率为1.65～2pW/Hz^(1/2).基于所设计的准光探测器进行了成像实验,该实验分别在直接检波和外差探测两种模式间进行,成像结果表明所设计的太赫兹准光探测器能够满足太赫兹成像方面应用.

摘要：设计了一款0.2THz波段频率扫描pillbox天线,包括频率扫描馈源和pillbox。频率扫描馈源采用矩形波导阵列激励角锥喇叭形式,pillbox则由平行金属板波导和偏置抛物柱面构成。仿真结果表明,馈源在0.186THz^0.203THz频带范围内可实现±20°波束扫描,且频带内驻波比小于1.6。结合平行金属板波导和偏置抛物柱面在两维方向上的波束聚焦,从而可实现点波束辐射且辐射点波束沿天线口面方向500mm长度范围平移电扫描。若将天线放置在升降平台上,结合平台的垂直向运动,可实现单通道低成本两维高分辨率太赫兹实时成像。

摘要：太赫兹波层析成像技术是利用太赫兹波对包括人体的样品无害的穿透性进行投影成像并采集产生的数据,通过重建算法获得样品的二维截面图的重构。设计并搭建了基于线阵式探测器的连续太赫兹波成像系统且该系统设备复杂度和硬件成本较低,通过采集不同角度的太赫兹透射成像线阵,得到了待测样品的太赫兹扫描图像,利用滤波反投影算法重建待测样品的二维横截面图。实验结果显示,搭建的系统能够对成像面积为143 mm×143 mm的样品实现层析成像,单次成像时间3分钟;与传统的面阵式探测器连续太赫兹波层析成像系统相比,成像范围增加了459%,成像时间减少了80%。进一步探索了基于线阵式探测器的连续太赫兹波层析成像技术在无损检测和安全检测上的可行性。