一种太赫兹光扩束均匀化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太赫兹成像技术领域，具体涉及一种基于微球面反射镜阵列的太赫兹辐射光束扩束均匀化的装置。
【背景技术】
[0002]太赫兹光(Terahertz/THz)通常指频率介于0.1THz到1THz之间的电磁光，其处于微光和红外光的交界领域，因此，其兼具电子学和光学的优势。太赫兹成像技术是太赫兹成像系统收集来自目标和背景的太赫兹光并将其汇聚到焦平面上，经过处理得到目标和背景的像的技术。
[0003]由于太赫兹成像系统是主动式的，所以合适的光源是必须的。但现在采用的激光光源并不适合于直接用作太赫兹成像系统的光源。首先是出射光束光斑面积太小(光斑直径在_级)，照射到目标上时只能照射很小一部分，对于较大目标不能覆盖整体目标；其次是激光源辐射的光束其能量分布服从高斯分布，且是相干光，这些都不利于成像。为了更有利于成像，就必须对出射光进行均匀化处理，使光束的能量分布由高斯分布变为矩形分布，同时对光束进行扩束，并使其有相干光变为非相干光。
[0004]典型的太赫兹成像设备采用一系列由离轴抛物镜(OAP)组成的光学系统来对太赫兹光束进行扩束、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)。具体是使用三个离轴抛物镜组成的光路，其中三个离轴抛物面镜(0AP1，0AP2，0AP3)有不同的焦距，0AP2与0AP3焦距的比值决定了扩束的倍数。采用这种光学系统可以有较好的扩束效果，但这种系统的缺点也是显而易见的，首先扩束后的光的均匀性有一定的改善面、但并不十分理想，且扩束后光束的发散角较小；其次这种系统调整难度大，对光轴失准的敏感度高，细微的偏差就会引发像散。
[0005]由上面可知现有的技术存诸多问题，需要采用一种新的技术解决太赫兹光扩束及均匀化的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种基于微球面反射镜阵列的太赫兹辐射光束扩束均匀化的装置，用以求对辐射光扩束，并同时将辐射光由高斯光束匀化为矩形光束，使其更有利于太赫兹成像。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]—种太赫兹光均匀化装置，其特征在于包括初级全反反射镜(2)、初级微球面反射镜阵列(3)、次级微球面反射镜阵列(4)、太赫兹透镜(5)和次级全反反射镜(6)，全反反射镜(2)前端为太赫兹光源(I)，次级全反反射镜(6)后端为待照射的目标物体(7);所述太赫兹光源(I)发射出的太赫兹平行光束呈45°夹角入射初级全反反射镜(2)，所述初级微球面反射镜阵列(3)与初级全反反射镜(2)平行设置，所述次级微球面反射镜阵列(4)与初级微球面反射镜阵列(3)垂直设置，所述次级全反反射镜(6)与太赫兹透镜(5)成45°夹角。
[0009]上述太赫兹光扩束均匀化装置中，从太赫兹辐射源(I)发射的细小的高斯分布的太赫兹光束经初级反射镜(2)反射后以45°角辐射到初级微球面反射镜阵列(3)上，被其表面的子反射镜单元分割为细小的太赫兹光束，这些细小的太赫兹光束经反射及各光束之间的相互作用后，达到了扩束及能量均匀化的效果；次级微球面反射镜阵列(4)与初级微球面反射镜阵列(3)成垂直设置且有合适的距离，使得入射的光束能够铺满次级微球面反射镜阵列(4);经初级微球面反射镜阵列(3)反射的辐射光束入射到次级微球面反射镜阵列(4)上，再一次扩束并均匀化；从次级微球面反射镜阵列(4)出射的太赫兹光束经太赫兹透镜(5)整形成平行光束到达次级反射镜(6)上，经次级反射镜(6)反射后照射到目标物体(7)的表面。
[0010]上述太赫兹光扩束均匀化装置中，采用了两级微球面反射镜阵列对太赫兹光束进行扩束及均匀化处理；两级微球面反射镜阵列分别由若干个子反射镜单元组成，所有子反射镜单兀均为球面反射镜，其子反射镜尺寸与太赫兹福射源发出的太赫兹光波长相近，在0.8?1.5个波长范围内；且子反射镜曲率半径远大于球面镜厚度，为90?150倍。初级微球面反射镜阵列与次级微球面反射镜阵列的子反射镜单元尺寸可以相同也可以不同，每一级微球面反射镜阵列的单元个数根据子反射镜尺寸及入射光束面积确定，以保证使所有入射光束都能完全覆盖微球面反射镜阵列且没有遗失光线。
[0011]上述太赫兹光扩束均匀化装置中，初级反射镜(2)、初级微球面反射镜阵列(3)、次级微球面反射镜阵列(4)及次级反射镜(6)的反射面上镀一层金属镜面，厚度30?500纳米，以提尚对太赫兹光的反射率，减少能量损耗。
[0012]上述太赫兹光扩束均匀化装置中，太赫兹透镜(5)为厚的凸透镜，其两面均为球面；其作用主要是对微球面反射镜阵列扩束匀化后的太赫兹光进行整形，使太赫兹光束最终以平行光的形式辐射到目标物体表面，焦距在满足上述要求的条件下选择；同时，因为高阻硅材料在太赫兹波段有着较好的透过性(50%?60% )，选用高阻浮区硅(HRFZ-Si)材质作为太赫兹透镜材质；进一步的，考虑采用涂覆增透膜的方法提高太赫兹透镜的太赫兹光透过率，如HDPE (高密度聚乙烯)，PTFE (聚四氟乙烯)以及聚对二甲苯等，在太赫兹透镜第一面涂覆10?80um的增透膜能够将太赫兹透镜的太赫兹光透过率提高到90%?99%。
[0013]本发明的提供一种太赫兹辐射光束扩束均匀化的装置，采用两级微球面反射镜阵列对太赫兹光束进行扩束及均匀化处理，使得扩束后的光束的均匀性得到提升，发射角扩大；且本发明太赫兹辐射光束扩束均匀化的装置结构简单、易调整、适用性强。
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述太赫兹光扩束均匀化装置结构及原理示意图；其中，I为太赫兹光源、2为初级全反反射镜、3为初级微球面反射镜阵列、4为次级微球面反射镜阵列、5为太赫兹透镜、6为次级全反反射镜、7为目标物体。
[0015]图2为本发明所述微球面反射镜阵列的子反射镜单元结构示意图。
[0016]图3为本发明所述微球面反射镜阵列示意图。
[0017]图4为太赫兹光束经本发明所述装置整形前后辐照度对比图，其中:
[0018]a:太赫兹光束扩束均匀化前辐照度图；
[0019]b:太赫兹光束经本发明装置扩束均匀化之后辐照度图。
[0020]图5为太赫兹光束经本发明所述装置整形前后坎德拉对比图，其中:
[0021]a:太赫兹光束扩束均匀化前坎德拉图；
[0022]b:太赫兹光束经本发明装置扩束均匀化之后坎德拉图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图