【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太赫兹成像，具体涉及一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置。
技术介绍
1、太赫兹波由于其位于微波与红外波段之间，具备许多独特的优势。例如，太赫兹波能够穿透许多可见红外光穿透不了的材料，如半导体、纸张、塑料等，但无法穿透金属，因此可用于高对比度的隐藏金属检测和物质内部材料检测等。太赫兹波的光子能量低，照射活体生物时不存在电离危害，可用于人体的安防检测。此外，许多大分子蛋白、水分等极性物质在太赫兹波段具备特有的吸收峰，因此太赫兹波对组织器官的病理诊断和传感测量等具有先天优势。太赫兹成像技术利用太赫兹波对观测目标进行成像，具有优越的空间分辨率、透视性和光谱指纹特性等独特的性质，被广泛应用于安防、工业检查和材料成分识别等领域。
2、传统的太赫兹成像技术主要采用点扫描、线扫描成像的方式，成像速度慢，效率低下。近年来发展的太赫兹面阵相机成像虽取得了明显进展，但其成像设备昂贵，大多数用户难以负担。由于单点探测器、扫描装置的相对易获取，现有的大多数太赫兹成像系统主要依赖单点探测器和逐点扫描方法。由此人们发展了一系列太赫兹成像技术，包括人体安防扫描技术、太赫兹层析成像技术、太赫兹近场扫描成像技术等。然而，这些单点探测器扫描成像具硬件成本高和系统复杂等缺点，其推广应用受到限制。
3、考虑到成像仅满足实验室的实验需求，有必要研发出一种太赫兹单像素成像装置是用于实际应用。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其具
2、为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，包括第一太赫兹源、第二太赫兹源、光学编码模块、光束处理模块和超外差式探测模块。
4、所述第一太赫兹源用于产生太赫兹信号场。
5、所述第二太赫兹源用于产生太赫兹本振场。
6、所述光学编码模块用于产生具有空间编码的第一激光。
7、所述光束处理模块用于根据所述第一激光对所述太赫兹信号场进行空间调制，以产生太赫兹空间信号场后与所述太赫兹本振场合束。
8、所述超外差式探测模块具有光电探测器、原子气室和激光调整器。
9、所述原子气室内部具有对射的探测光片和耦合光片。
10、所述光束处理模块还被配置为将所述合束投射到所述探测光片上，以使所述太赫兹空间信号场所携带着的信息转移到所述探测光片上。
11、所述激光调整器用于将所述探测光片调整成光束。
12、所述光电探测器接收所述光束，以获取所述太赫兹空间信号场所携带着的信息。
13、所述太赫兹信号场的传播方向垂直于所述探测光光片，所述太赫兹本振场的波束直径大于所述太赫兹空间信号场的波束直径。
14、本公开至少一实施例提供的基于原子气室的太赫兹单像素成像装置中，所述光束处理模块包含有：半导体调制器和合束器。
15、所述半导体调制器用于根据所述第一激光对所述太赫兹信号场进行空间调制，完成对太赫兹信号场波束的空间编码。
16、所述合束器用于将太赫兹空间信号场和所述太赫兹本振场合束聚焦，并使所述太赫兹本振场的波束将所述太赫兹空间信号场的波束笼罩。
17、本公开至少一实施例提供的基于原子气室的太赫兹单像素成像装置中，所述光学编码模块包含有：第一激光器、激光准直扩束系统、可编程数字微镜阵列器件和控制系统。
18、所述第一激光器用于产生第二激光。
19、所述控制系统用于控制所述可编程数字微镜阵列器件对所述第二激光进行空间编码，以获得具有空间编码的所述第一激光。
20、本公开至少一实施例提供的基于原子气室的太赫兹单像素成像装置中，所述超外差式探测模块还具有：第二激光器、第三激光器和激光耦合整形器。
21、所述第二激光器用于产生探测光。
22、所述第三激光器用于产生耦合光。
23、所述激光耦合整形器用于将所述探测光和耦合光分别整形成探测光光片和耦合光片，并将所述探测光光片和耦合光光片以对射的方式射入所述原子气室。
24、所述耦合光光片配置为纵向的宽度大于聚焦后的所述太赫兹空间信号场的波束的直径，所述探测光光片纵向的宽度大于所述耦合光光片的纵向的宽度。
25、本公开至少一实施例提供的基于原子气室的太赫兹单像素成像装置中，所述探测光为852nm探测光，所述耦合光为515nm耦合光。
26、本公开至少一实施例提供的基于原子气室的太赫兹单像素成像装置中，所述第二激光为532nm激光。
27、本公开至少一实施例提供的基于原子气室的太赫兹单像素成像装置中，所述光电探测器为平衡零拍光电探测器。
28、本公开至少一实施例提供的基于原子气室的太赫兹单像素成像装置中，所述半导体调制器为高阻硅片。
29、本公开至少一实施例提供的基于原子气室的太赫兹单像素成像装置中，所述激光耦合整形器包含有：第一透镜组、第二透镜组、反射镜和二向色镜。
30、所述第一透镜组用于将探测光整形成探测光光片。
31、所述第二透镜组用于将耦合光整形成耦合光光片。
32、所述反射镜用于折射所述探测光片。
33、所述二向色镜用于折射所述耦合光片，且所述二向色镜配置为可被所述探测光片穿过。
34、所述光电探测器位于所述激光调整器的后方，所述激光调整器位于所述二向色镜后方。
35、本专利技术的有益效果为：
36、1、使用里德堡原子气室作为太赫兹单像素成像装置的单点探测器，里德堡原子气室具有高灵敏度的特性，可以对微弱的太赫兹信号进行有效检测和成像，具有高灵敏度探测的特点。
37、2、由于原子气室具有高灵敏度和高信噪比的特点，它可以提供更清晰、更准确的太赫兹成像结果。这对于太赫兹波段的材料分析、无损检测等应用非常有益。
38、3、里德堡原子气室的响应速度较快，可以实时地对光信号进行检测。这对于需要快速响应的应用非常有用，单像素成像中能够快速完成对庞大数据的信号采集。
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1.一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述光束处理模块包含有：
3.根据权利要求2所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述光学编码模块包含有：
4.根据权利要求3所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述超外差式探测模块还具有：
5.根据权利要求4所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述探测光为852nm探测光，所述耦合光为515nm耦合光。
6.根据权利要求3所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述第二激光为532nm激光。
7.根据权利要求1所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述光电探测器为平衡零拍光电探测器。
8.根据权利要求2所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述半导体调制器为高阻硅片。
9.根据权利要求4所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像
...【技术特征摘要】
1.一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述光束处理模块包含有：
3.根据权利要求2所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述光学编码模块包含有：
4.根据权利要求3所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述超外差式探测模块还具有：
5.根据权利要求4所述的一种基于原子气室的太赫兹单像素成像装置，其特征在于，所述探测光为852nm...
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