发散性太赫兹光源光学光路的对焦系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及发散性太赫兹光源光学光路的对焦系统和方法，其利用具有实时探测功能的太赫兹阵列探测器作为信号接收显示端，对已经搭建好的两类包含发散性太赫兹辐射源的典型光学光路进行对焦，根据不同对焦标准，完成了对发散性太赫兹辐射源的对焦操作。对焦光路主要分为平行光路对焦和汇聚光路对焦两类，平行光光路对焦主要采取平移太赫兹阵列探测器调节光斑不变的方法，汇聚光光路对焦以光斑大小和强度为依据，分别完成发散性太赫兹光源光路的对焦。本发明专利技术克服了太赫兹光学系统中光源对焦难的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发散性太赫兹光源光学
，特别是涉及。
技术介绍
近年来，随着太赫兹源和探测器的快速发展，太赫兹波的实际应用研究也越发广泛。在安全检测方面，太赫兹波谱包含大量的物质特征信息，如毒品和TNT都具有其特殊的太赫兹吸收峰；在生物医学方面，太赫兹波能检测表皮生物细胞的病变情况，如皮肤烧伤，皮肤癌变等都可以通过检测太赫兹波的反射信息来进行表征；在物质检测方面，太赫兹波可以透过一些常见的红外无法穿透的材料，如塑料，纸张和半导体介质等无极性材料，并可以对材料内部结构进行探测，同时分辨率较之于微波超声技术更高，这得益于其更短的波长。但无论哪一类技术，都会涉及到对应的太赫兹光学系统，如近场光学显微系统，远场扫描成像系统和实时成像系统等。由于太赫兹源(固态源和气态源)的出光发散度大和太赫兹波的不可见性(与红外和可见光不同)，使得在搭建太赫兹光学系统时存在光源对焦难的问题。光学系统是由各种功能的光路组合在一起而形成的，光路构建技术是基础，常见的可见和红外光源具有高汇聚性和可见性，所以在搭建其对应的光学系统时对焦技术不会成为难点(高精密光学系统除外)；但对于太赫兹波而言，太赫兹光路搭建存在对焦难的特点，在此我们提出一种结合太赫兹阵列探测器的光路对焦方法来弥补该缺陷，该技术属于光学应用

技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，使得太赫兹光学系统中光源对焦简单化。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种发散性太赫兹光源光学光路的对焦系统，包括发散性太赫兹辐射源、平行光对焦系统光路模块、太赫兹阵列探测器、太赫兹信号标定显示模块，所述发散性太赫兹辐射源向所述平行光对焦系统模块发射发散的太赫兹信号；所述平行光对焦系统接收所述发散性太赫兹源发射的太赫兹信号，并将接收到的太赫兹信号转为平行的太赫兹信号发送至所述太赫兹阵列探测器；所述太赫兹阵列探测器将接收到的平行的太赫兹信号通过太赫兹信号标定显示模块实时显示出来，平移太赫兹阵列探测器根据显示的光斑调节所述发散性太赫兹辐射源。所述发散性太赫兹辐射源的发射角大于10度。所述平行光对焦系统光路模块包括奇数个离轴抛物面镜组成具有将发散光转换为平行光性能的光路系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:还提供一种发散性太赫兹光源光学光路的对焦系统，包括发散性太赫兹辐射源、汇聚光对焦系统光路模块、太赫兹阵列探测器、太赫兹信号标定显示模块，所述发散性太赫兹辐射源向所述汇聚光对焦系统模块发射发散的太赫兹信号；所述汇聚光对焦系统光路模块将收到的太赫兹信号汇聚至所述太赫兹阵列探测器；所述太赫兹阵列探测器将接收到的平行的太赫兹信号通过太赫兹信号标定显示模块实时显示出来，根据显示的光斑大小调节所述发散性太赫兹辐射源。所述汇聚光对焦系统光路模块包括偶数个离轴抛物面镜组成具有将发散光转换为汇聚光性能的光路系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:还提供一种发散性太赫兹光源光学光路的对焦方法，包括以下步骤:( I)利用可见光光源进行预对焦，标定可见光光源位置，移走可见光光源，将所述的发散性太赫兹辐射源置于标定位置处；(2)所述发散性太赫兹辐射源发出发散的太赫兹信号，并由平行光对焦系统转换成平行的太赫兹信号，并传输至所述太赫兹阵列探测器；(3)所述太赫兹 阵列探测器将接收到的平行的太赫兹信号通过太赫兹信号标定显示模块实时显示出来，平移太赫兹阵列探测器根据显示的光斑调节所述发散性太赫兹辐射源的对焦位置。所述步骤(3)包括以下子步骤:调节太赫兹阵列探测器的光圈和位置直至太赫兹信号标定系那是模块显示出太赫兹光斑，将太赫兹阵列探测器固定在光导轨上距离平行光对焦系统的两倍焦距处，所述太赫兹阵列探测器的阵列中心与平行光对焦系统的光轴重合，对发散性太赫兹辐射源进行三个维度微调，直至太赫兹信号标定显示模块上显示出太赫兹光斑，使边缘的杂散光斑最小或消失，然后将太赫兹阵列探测器在光导轨上进行前后移动，重复上述步骤至光斑在太赫兹信号标定显示模块上的大小和位置基本保持不变，则说明发散性太赫兹辐射源的位置被成功调节至平行光对焦系统的焦点处，即达到对发散性太赫兹源对焦的目的。所述将太赫兹阵列探测器在光导轨上进行前后移动的幅度为平行光对焦系统的0.5倍焦距。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:还提供一种发散性太赫兹光源光学光路的对焦方法，包括以下步骤:(I)利用可见光光源进行预对焦，标定可见光光源位置，移走可见光光源，将所述的发散性太赫兹辐射源置于标定位置处；(2)所述发散性太赫兹辐射源发出发散的太赫兹信号，并由汇聚光对焦系统汇聚至所述太赫兹阵列探测器；(3)所述太赫兹阵列探测器将接收到的太赫兹信号通过太赫兹信号标定显示模块实时显示出来，根据显示的光斑大小调节所述发散性太赫兹辐射源的对焦位置。所述步骤(3)包括以下子步骤:将太赫兹阵列探测器的镜头去除并置于汇聚光对焦系统的焦平面处，太赫兹阵列探测器的阵列中心与汇聚光对焦系统的焦点重合，对发散性太赫兹辐射源进行三个维度微调，直至显示出汇聚光斑，并使汇聚光斑面积最小，同时边缘无明显的杂散光斑，此时发散性太赫兹辐射源的位置即是会聚光对焦系统的焦点，从而达到对发散性太赫兹源对焦的目的。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本专利技术提出利用太赫兹阵列探测器的区域探测实时显示功能，表征发散性太赫兹源的出射光斑，根据光斑情况反向调节太赫兹光源的位置，完成准确对焦，从而简化了对焦过程。对常用的平行光路系统和汇聚光路系统，该方法均能完成对发散性太赫兹光源的对焦，有效的消除由可见光预对焦标定所引入的太赫兹光源位置误差。附图说明图1是本专利技术方法的结构示意图；图2是可见性光源预对焦系统光路示意图；图3是平行光和汇聚光对焦系统光路示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。参阅图1,本专利技术提出的一种关于发散性太赫兹光源光学光路的对焦方法,包括:发散性太赫兹辐射源(固态量子级联激光器)，平行光对焦光路系统，汇聚光对焦光路系统，太赫兹信号阵列探测器(热电子微阵列探测器)，太赫兹信号标定显示模块。所述位于发散性太赫兹辐射源装置于一个三维平移台上，向所述的平行光对焦光路系统或汇聚光对焦光路系统发射太赫兹信号；所述太赫兹信号阵列探测器接收所述发散性太赫兹辐射源发出的太赫兹信号，然后发送至所述的太赫兹信号标定显示模块；对于平行光对焦系统，如图3所示，沿离轴抛物面镜PMl的出射光轴(z轴方向)移动太赫兹阵列探测器，根据所述的太赫兹信号 标定显示模块所显示的情况，调节发散性太赫兹辐射源至PMl焦点处；对于汇聚光对焦系统，如图3所示，将探测器置于离轴抛物面镜PM2的焦平面处，使阵列中心位于PM2焦点处，根据显示模块所显示的情况，调节发散性太赫兹辐射源至PMl焦点处。其中，所述发散太赫兹辐射源在本实施例中优选为太赫兹量子级联激光器。所述的平行光对焦光路系统优选为奇数个离轴抛物面镜构建的具有将发散光转换为平行光性能的光路，该系统由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发散性太赫兹光源光学光路的对焦系统，包括发散性太赫兹辐射源、平行光对焦系统光路模块、太赫兹阵列探测器、太赫兹信号标定显示模块，其特征在于，所述发散性太赫兹辐射源向所述平行光对焦系统模块发射发散的太赫兹信号；所述平行光对焦系统接收所述发散性太赫兹源发射的太赫兹信号，并将接收到的太赫兹信号转为平行的太赫兹信号发送至所述太赫兹阵列探测器；所述太赫兹阵列探测器将接收到的平行的太赫兹信号通过太赫兹信号标定显示模块实时显示出来，平移太赫兹阵列探测器根据显示的光斑调节所述发散性太赫兹辐射源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹俊诚，周涛，谭智勇，顾立，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：