【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学反射成像，涉及一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统。
技术介绍
1、太赫兹(thz)波，在电磁频谱中位于微波和红外光之间，处于宏观电子学向微观光子学的过渡阶段，公认太赫兹波范围在从大约100ghz到20thz的频率内扩展。此范围内的波既具有射频特性又具有光学特性。特别是，它们可以通过天线发送和接收，并可以通过诸如硅透镜和金属反射镜之类的光学系统聚焦。太赫兹波具有高穿透性、低能量性、指纹光谱等独特性质，这些属性使得太赫兹成像技术在国家安全、智能通讯和生物医学等多学科前沿领域具有潜在的应用价值。
2、传统太赫兹成像技术一般为逐点扫描式成像，成像速度慢，并且受限于衍射极限，仅具有亚毫米空间分辨率；目前实现突破衍射极限的成像技术主要是采用近场扫描成像技术，该技术主要有近场孔扫描技术和近场探针扫描技术。
3、然而近场成像技术也是对目标物体进行单像素点逐一扫描实现成像，具有成像时间长和区域小的缺点；另外该技术也对太赫兹光源和目标物体的要求较高，成像效率低，检测灵敏度不高，适应场景具有一定的局限性。
4、因此，如何提供一种具有高成像效率的太赫兹宽光谱主动成像光学系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出了一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，以解决传统太赫兹成像技术受衍射极限和逐点扫描带来的分辨率低、成像速度慢、效率低的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利
4、所述太赫兹光源用于射出太赫兹波；
5、所述照射光路系统用于接收所述太赫兹波，并将所述太赫兹波进行准直扩束后照射在待成像物体表面；
6、所述接收光路系统用于接收经所述待成像物体表面反射的太赫兹波，并聚焦成像在所述探测器上。
7、优选的，所述照射光路系统包括沿太赫兹波传播方向依次设置的离轴椭球面反射镜m1和离轴抛物面反射镜m2；
8、所述太赫兹光源位于所述离轴椭球面反射镜m1的第一焦点上，所述离轴椭球面反射镜m1的第二焦点和所述离轴抛物面反射镜m2的焦点重合；所述离轴抛物面反射镜m2的出射光为与抛物面主轴平行的平行光。
9、优选的，所述离轴椭球面反射镜m1的参数分别为：曲率半径为-43.6364mm、圆锥系数为-0.2066、直径为40mm，以及偏心为20mm。
10、优选的，所述离轴抛物面反射镜m2的参数分别为：曲率半径为-420mm、圆锥系数为-1、直径为120mm、以及偏心为90mm。
11、优选的，所述接收光路系统为离轴三反射镜系统；所述离轴三反射镜系统包括沿太赫兹波传播方向依次设置的主反射镜m3、次反射镜m4和三反射镜m5；
12、主反射镜m3和次反射镜m4具有正的光焦度、三反射镜m5具有负的光焦度；所述次反射镜m4同时位于所述主反射镜m3和三反射镜m5的焦平面；
13、所述离轴三反射镜系统的位置设置满足所述太赫兹光源的主光线沿主反射镜m3、次反射镜m4和三反射镜m5的表面顶点连线形成的路径进行传播。
14、优选的，所述主反射镜m3、次反射镜m4和三反射镜m5的顶点曲率半径满足匹兹万条件：
15、
16、其中，r1、r2和r3分别为主反射镜m3、次反射镜m4和三反射镜m5的半径。
17、优选的，所述次反射镜m4和三反射镜m5的反射镜面型方程分别为相应的标准面方程添加偶次多项式修正项。
18、优选的，所述主反射镜m3的参数分别为：曲率半径为-613.8618mm、圆锥系数为0.2133、直径为100mm，以及偏心为88mm。
19、优选的，所述次反射镜m4的参数分别为：曲率半径为176.3965mm、圆锥系数为4.8874、偶次多项式4阶项为-1.4587e-08、偶次多项式6阶项为7.7865e-12、偶次多项式8阶项为4.8097e-16，以及直径为61mm。
20、优选的，所述三反射镜m5的参数分别为：曲率半径为-177.1562mm、圆锥系数为0.2675、偶次多项式4阶项为-2.8704e-09、偶次多项式6阶项为1.1727e-13、偶次多项式8阶项为-5.2644e-18、直径为120mm，以及偏心为-78mm。
21、优选的，所述主反射镜m3、所述次反射镜m4和所述三反射镜m5之间的传播光路互无遮拦。
22、优选的，还包括样品台，用于放置待成像物体并使所述待成像物体位于所述照射光路系统出射光线的照射范围内，具有位移调节结构，可以使待成像物体变换姿态。
23、优选的，所述太赫兹宽光谱主动成像光学系统用于实现对100*100mm区域范围的主动成像。
24、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
25、1.本专利技术采用全反射元件的准直光源具有显著的优势。具体来说，由于不包含透射元件，因此全反射元件在光能传输过程中不会产生透射损耗，这一特性使得光能利用率得到大幅提升。同时，全反射元件还能够实现更为均匀的光强分布，避免了光斑不均或明暗交替的现象，从而确保了光源的高均匀性。
26、2.接收系统具备实现大尺寸成像的先进能力，这一特点使其能够显著超越当前广泛采用的点成像或线成像技术的局限性。接收光路系统能够捕捉并整合更大范围内的图像信息，从而生成更为完整、详尽且细节丰富的图像。这一突破不仅拓宽了成像系统的应用领域，还为科学研究、工业检测、医学影像等多个领域提供了更为强大和灵活的成像解决方案。
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1.一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，包括：太赫兹光源、照射光路系统、接收光路系统和探测器；其中，
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述照射光路系统包括沿太赫兹波传播方向依次设置的离轴椭球面反射镜M1和离轴抛物面反射镜M2；
3.根据权利要求2所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述离轴椭球面反射镜M1的参数分别为：曲率半径为-43.6364mm、圆锥系数为-0.2066、直径为40mm，以及偏心为20mm。
4.根据权利要求2或3所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述离轴抛物面反射镜M2的参数分别为：曲率半径为-420mm、圆锥系数为-1、直径为120mm、以及偏心为90mm。
5.根据权利要求1所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述接收光路系统为离轴三反射镜系统；所述离轴三反射镜系统包括沿太赫兹波传播方向依次设置的主反射镜M3、次反射镜M4和三反射镜M5；
6.根据权利要求5所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其
7.根据权利要求5所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述次反射镜M4和三反射镜M5的反射镜面型方程分别为相应的标准面方程添加偶次多项式修正项。
8.根据权利要求7所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述主反射镜M3的参数分别为：曲率半径为-613.8618mm、圆锥系数为0.2133、直径为100mm，以及偏心为88mm。
9.根据权利要求7所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述次反射镜M4的参数分别为：曲率半径为176.3965mm、圆锥系数为4.8874、偶次多项式4阶项为-1.4587E-08、偶次多项式6阶项为7.7865E-12、偶次多项式8阶项为4.8097E-16，以及直径为61mm。
10.根据权利要求7所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述三反射镜M5的参数分别为：曲率半径为-177.1562mm、圆锥系数为0.2675、偶次多项式4阶项为-2.8704E-09、偶次多项式6阶项为1.1727E-13、偶次多项式8阶项为-5.2644E-18、直径为120mm，以及偏心为-78mm。
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，包括：太赫兹光源、照射光路系统、接收光路系统和探测器；其中，
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述照射光路系统包括沿太赫兹波传播方向依次设置的离轴椭球面反射镜m1和离轴抛物面反射镜m2；
3.根据权利要求2所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述离轴椭球面反射镜m1的参数分别为：曲率半径为-43.6364mm、圆锥系数为-0.2066、直径为40mm，以及偏心为20mm。
4.根据权利要求2或3所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述离轴抛物面反射镜m2的参数分别为：曲率半径为-420mm、圆锥系数为-1、直径为120mm、以及偏心为90mm。
5.根据权利要求1所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述接收光路系统为离轴三反射镜系统；所述离轴三反射镜系统包括沿太赫兹波传播方向依次设置的主反射镜m3、次反射镜m4和三反射镜m5；
6.根据权利要求5所述的一种太赫兹宽光谱主动成像光学系统，其特征在于，所述主反射镜m3、次反射镜m4和三反射镜m5的顶点曲...
【专利技术属性】
技术研发人员：阳志强，高石震，巩蕾，杨利红，王利国，李瑶，王万君，惠迎雪，纪红芬，王欣，李正文，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：
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