一種太赫茲光擴束均勻化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太赫茲成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微球面反射鏡陣列的太赫茲輻射光束擴束均勻化的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲光(Terahertz/THz)通常指頻率介于0.1THz到1THz之間的電磁光，其處于微光和紅外光的交界領(lǐng)域，因此，其兼具電子學(xué)和光學(xué)的優(yōu)勢。太赫茲成像技術(shù)是太赫茲成像系統(tǒng)收集來自目標(biāo)和背景的太赫茲光并將其匯聚到焦平面上，經(jīng)過處理得到目標(biāo)和背景的像的技術(shù)。
[0003]由于太赫茲成像系統(tǒng)是主動式的，所以合適的光源是必須的。但現(xiàn)在采用的激光光源并不適合于直接用作太赫茲成像系統(tǒng)的光源。首先是出射光束光斑面積太小(光斑直徑在_級)，照射到目標(biāo)上時只能照射很小一部分，對于較大目標(biāo)不能覆蓋整體目標(biāo)；其次是激光源輻射的光束其能量分布服從高斯分布，且是相干光，這些都不利于成像。為了更有利于成像，就必須對出射光進行均勻化處理，使光束的能量分布由高斯分布變?yōu)榫匦畏植?，同時對光束進行擴束，并使其有相干光變?yōu)榉窍喔晒狻?br>[0004]典型的太赫茲成像設(shè)備采用一系列由離軸拋物鏡(OAP)組成的光學(xué)系統(tǒng)來對太赫茲光束進行擴束、勾化(Yao Rui, Ding S henghui, Li Qi et a 1.1mprovement of 2.52T Hz array transmiss1n imaging system and resolut1n analysis[J].Chinese JLaser, 2011，38(1):0111001)。具體是使用三個離軸拋物鏡組成的光路，其中三個離軸拋物面鏡(0AP1，0AP2，0AP3)有不同的焦距，0AP2與0AP3焦距的比值決定了擴束的倍數(shù)。采用這種光學(xué)系統(tǒng)可以有較好的擴束效果，但這種系統(tǒng)的缺點也是顯而易見的，首先擴束后的光的均勻性有一定的改善面、但并不十分理想，且擴束后光束的發(fā)散角較??；其次這種系統(tǒng)調(diào)整難度大，對光軸失準(zhǔn)的敏感度高，細微的偏差就會引發(fā)像散。
[0005]由上面可知現(xiàn)有的技術(shù)存諸多問題，需要采用一種新的技術(shù)解決太赫茲光擴束及均勻化的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種基于微球面反射鏡陣列的太赫茲輻射光束擴束均勻化的裝置，用以求對輻射光擴束，并同時將輻射光由高斯光束勻化為矩形光束，使其更有利于太赫茲成像。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]—種太赫茲光均勻化裝置，其特征在于包括初級全反反射鏡(2)、初級微球面反射鏡陣列(3)、次級微球面反射鏡陣列(4)、太赫茲透鏡(5)和次級全反反射鏡(6)，全反反射鏡(2)前端為太赫茲光源(I)，次級全反反射鏡(6)后端為待照射的目標(biāo)物體(7);所述太赫茲光源(I)發(fā)射出的太赫茲平行光束呈45°夾角入射初級全反反射鏡(2)，所述初級微球面反射鏡陣列(3)與初級全反反射鏡(2)平行設(shè)置，所述次級微球面反射鏡陣列(4)與初級微球面反射鏡陣列(3)垂直設(shè)置，所述次級全反反射鏡(6)與太赫茲透鏡(5)成45°夾角。
[0009]上述太赫茲光擴束均勻化裝置中，從太赫茲輻射源(I)發(fā)射的細小的高斯分布的太赫茲光束經(jīng)初級反射鏡(2)反射后以45°角輻射到初級微球面反射鏡陣列(3)上，被其表面的子反射鏡單元分割為細小的太赫茲光束，這些細小的太赫茲光束經(jīng)反射及各光束之間的相互作用后，達到了擴束及能量均勻化的效果；次級微球面反射鏡陣列(4)與初級微球面反射鏡陣列(3)成垂直設(shè)置且有合適的距離，使得入射的光束能夠鋪滿次級微球面反射鏡陣列(4);經(jīng)初級微球面反射鏡陣列(3)反射的輻射光束入射到次級微球面反射鏡陣列(4)上，再一次擴束并均勻化；從次級微球面反射鏡陣列(4)出射的太赫茲光束經(jīng)太赫茲透鏡(5)整形成平行光束到達次級反射鏡(6)上，經(jīng)次級反射鏡(6)反射后照射到目標(biāo)物體(7)的表面。
[0010]上述太赫茲光擴束均勻化裝置中，采用了兩級微球面反射鏡陣列對太赫茲光束進行擴束及均勻化處理；兩級微球面反射鏡陣列分別由若干個子反射鏡單元組成，所有子反射鏡單兀均為球面反射鏡，其子反射鏡尺寸與太赫茲福射源發(fā)出的太赫茲光波長相近，在0.8?1.5個波長范圍內(nèi)；且子反射鏡曲率半徑遠大于球面鏡厚度，為90?150倍。初級微球面反射鏡陣列與次級微球面反射鏡陣列的子反射鏡單元尺寸可以相同也可以不同，每一級微球面反射鏡陣列的單元個數(shù)根據(jù)子反射鏡尺寸及入射光束面積確定，以保證使所有入射光束都能完全覆蓋微球面反射鏡陣列且沒有遺失光線。
[0011]上述太赫茲光擴束均勻化裝置中，初級反射鏡(2)、初級微球面反射鏡陣列(3)、次級微球面反射鏡陣列(4)及次級反射鏡(6)的反射面上鍍一層金屬鏡面，厚度30?500納米，以提尚對太赫茲光的反射率，減少能量損耗。
[0012]上述太赫茲光擴束均勻化裝置中，太赫茲透鏡(5)為厚的凸透鏡，其兩面均為球面；其作用主要是對微球面反射鏡陣列擴束勻化后的太赫茲光進行整形，使太赫茲光束最終以平行光的形式輻射到目標(biāo)物體表面，焦距在滿足上述要求的條件下選擇；同時，因為高阻硅材料在太赫茲波段有著較好的透過性(50%?60% )，選用高阻浮區(qū)硅(HRFZ-Si)材質(zhì)作為太赫茲透鏡材質(zhì)；進一步的，考慮采用涂覆增透膜的方法提高太赫茲透鏡的太赫茲光透過率，如HDPE (高密度聚乙烯)，PTFE (聚四氟乙烯)以及聚對二甲苯等，在太赫茲透鏡第一面涂覆10?80um的增透膜能夠?qū)⑻掌澩哥R的太赫茲光透過率提高到90%?99%。
[0013]本發(fā)明的提供一種太赫茲輻射光束擴束均勻化的裝置，采用兩級微球面反射鏡陣列對太赫茲光束進行擴束及均勻化處理，使得擴束后的光束的均勻性得到提升，發(fā)射角擴大；且本發(fā)明太赫茲輻射光束擴束均勻化的裝置結(jié)構(gòu)簡單、易調(diào)整、適用性強。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述太赫茲光擴束均勻化裝置結(jié)構(gòu)及原理示意圖；其中，I為太赫茲光源、2為初級全反反射鏡、3為初級微球面反射鏡陣列、4為次級微球面反射鏡陣列、5為太赫茲透鏡、6為次級全反反射鏡、7為目標(biāo)物體。
[0015]圖2為本發(fā)明所述微球面反射鏡陣列的子反射鏡單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明所述微球面反射鏡陣列示意圖。
[0017]圖4為太赫茲光束經(jīng)本發(fā)明所述裝置整形前后輻照度對比圖，其中:
[0018]a:太赫茲光束擴束均勻化前輻照度圖；
[0019]b:太赫茲光束經(jīng)本發(fā)明裝置擴束均勻化之后輻照度圖。
[0020]圖5為太赫茲光束經(jīng)本發(fā)明所述裝置整形前后坎德拉對比圖，其中:
[0021]a:太赫茲光束擴束均勻化前坎德拉圖；
[0022]b:太赫茲光束經(jīng)本發(fā)明裝置擴束均勻化之后坎德拉圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖