一种太赫兹光扩束均匀化装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种太赫兹光扩束均匀化装置，所述扩束均匀化装置的前端设置有太赫兹光源，所述扩束均匀化装置包括扩束器、积分器和成像焦平面，所述扩束器设置在太赫兹光源与积分器之间，所述焦平面设置在积分器后端，所述扩束器包括凸透镜I和凸透镜II，所述凸透镜I设置在凸透镜II与太赫兹光源之间，所述积分器包括两个微透镜阵列、透镜和聚光透镜，所述两个微透镜阵列分别固定设置在透镜的前后两面，所述透镜设置在聚光透镜前端，所述成像焦平面设置在聚光透镜后焦点处，所述凸透镜I、凸透镜II和聚光透镜的光心与太赫兹光源的中心在同一直线上；本发明结构简单，能获得大面积能量均匀分布的平顶太赫兹光斑。
【专利说明】
一种太赫兹光扩束均匀化装置
技术领域
[0001]本发明属于太赫兹成像技术领域，具体涉及一种太赫兹光扩束均匀化装置。
【背景技术】
[0002]太赫兹成像技术是利用太赫兹光线照射被测物体，通过在焦平面收集物体的透射或反射信息，进而成像的技术。太赫兹成像目前广泛应用于无损检测，安检，生物医学领域。
[0003]选择合适的太赫兹光源是成像系统的关键技术。相比于利用点光源扫描成像，利用太赫兹面阵成像具有像素点多，成像速度快，实时成像等优点。面阵成像系统所需的面光源以及面阵探测器的响应度标定都要求使用大面积能量分布均匀的太赫兹光束。现有的太赫兹源主要利用气体激光器抽运甲醇，二氟甲烷或者一氯甲烷产生不同波段的太赫兹光或者利用量子级联激光器(QCL)实现全固态太赫兹激光。这两种方法产生的太赫兹光输出有功率波动，光斑直径很小(在毫米级)，能量呈高斯分布，不能满足面阵实时成像系统的需求。为了获得大面积均匀的太赫兹光束，就需要一种对太赫兹激光进行扩束与均匀化装置。
[0004]而现有技术虽然能基本满足获得大面积均匀的太赫兹光束，但是仍然无法达到更加均匀的平顶能量分布，不利于焦平面探测器标定。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种太赫兹光扩束均匀化装置，实现获得能量均匀分布的面积较大的平顶太赫兹光斑。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0007]本发明提供了一种太赫兹光扩束均匀化装置，所述扩束均匀化装置的前端设置有太赫兹光源，所述扩束均匀化装置包括扩束器、积分器和成像焦平面，所述扩束器设置在太赫兹光源与积分器之间，所述焦平面设置在积分器后端，所述扩束器包括凸透镜I和凸透镜II，所述凸透镜I设置在凸透镜II与太赫兹光源之间，所述凸透镜I的后焦点与凸透镜II的前焦点重合，所述积分器包括两个微透镜阵列、透镜和聚光透镜，所述微透镜阵列由若干个子球面透射镜排列构成，所述两个微透镜阵列分别固定设置在透镜的前后两面，所述透镜设置在聚光透镜前端，所述成像焦平面设置在聚光透镜后焦点处，所述凸透镜1、凸透镜II和聚光透镜的光心与太赫兹光源的中心在同一直线上。
[0008]采用上述方案的有益效果是能获得大面积能量均匀分布的平顶太赫兹光斑。
[0009]进一步，所述扩束器还包括毛玻璃散射器，所述毛玻璃散射器设置在凸透镜I的后焦.点与凸透镜II的前焦点重合处。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是通过毛玻璃散射器可减少相干光束在焦平面所产生的干涉条纹。
[0011]进一步，所述凸透镜II与凸透镜I的焦距比为1.5到20之间；所述设置在透镜前面的子球面透射镜的焦点位于设置在透镜后面的子球面透射镜表面圆弧上。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是有利于太赫兹光的发散。
[0013]进一步，所述扩束器和积分器由聚4-甲基戊烯或区熔高阻硅制作而成。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是提高太赫兹光的透过率。
【附图说明】
[0015]图1为一种太赫兹光扩束均匀化装置的结构示意图。
[0016]图2为在成像焦平面上获得的太赫兹光斑能量分布图。
[0017]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0018]1.太赫兹光源，2.扩束器，3.积分器，4.成像焦平面，5.凸透镜I，6.凸透镜II，7.微透镜阵列，8.透镜，9.聚光透镜，10.子球面透射镜，11.毛玻璃散射器。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0020]实施例、参见图1和图2所示，本发明提供一种太赫兹光扩束均匀化装置，所述扩束均匀化装置的前端设置有太赫兹光源I，所述扩束均匀化装置包括扩束器2、积分器3和成像焦平面4，所述扩束器2设置在太赫兹光源I与积分器3之间，所述焦平面设置在积分器3后端，所述扩束器2包括凸透镜15和凸透镜116，所述凸透镜15设置在凸透镜116与太赫兹光源I之间，所述凸透镜15的后焦点与凸透镜116的前焦点重合，所述积分器3包括两个微透镜阵列7、透镜8和聚光透镜9，所述微透镜阵列7由若干个子球面透射镜10排列构成，所述两个微透镜阵列7分别固定设置在透镜8的前后两面，所述透镜8设置在聚光透镜9前端，所述成像焦平面4设置在聚光透镜9后焦点处，所述凸透镜15、凸透镜116和聚光透镜9的光心与太赫兹光源I的中心在同一直线上，太赫兹光源I射出太赫兹光，通过扩束器2发散，发散后的太赫兹光射入积分器3，积分器3中微透镜阵列7与透镜8通过射入的发散后的太赫兹光形成二级太赫兹光源阵列，聚光透镜9将二级太赫兹光源阵列的太赫兹光汇聚并导向成像焦平面4获得面积较大能量分布均匀的平顶太赫兹光斑。
[0021]所述扩束器2还包括毛玻璃散射器11，所述毛玻璃散射器11设置在凸透镜15的后焦.点与凸透镜116的前焦点重合处，通过毛玻璃散射器可减少相干光束在成像焦平面4所产生的干涉条纹;所述凸透镜116与凸透镜15的焦距比为1.5到20之间，所述设置在透镜8前面的子球面透射镜10的焦点位于设置在透镜8后面的子球面透射镜10表面圆弧上;所述扩束器2和积分器3由聚4-甲基戊烯(TPX)或区熔高阻硅(HRFZ-Si)制作而成，所述扩束器2和积分器3的表面沉积10-80μπι增透膜，所述增透膜为高密度聚乙烯(HDPE)，聚四氟乙烯(PTFE)或帕里纶(Parylene)，可以提高太赫兹光的透过率。
[0022]本发明提供的一种太赫兹光扩束均匀化装置结构简单，能获得大面积能量均匀分布的平顶太赫兹光斑。
[0023]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种太赫兹光扩束均匀化装置，所述扩束均匀化装置的前端设置有太赫兹光源(I)，其特征在于，所述扩束均匀化装置包括扩束器(2)、积分器(3)和成像焦平面(4)，所述扩束器(2)设置在太赫兹光源(I)与积分器(3)之间，所述焦平面设置在积分器(3)后端，所述扩束器(2)包括凸透镜1(5)和凸透镜11(6)，所述凸透镜1(5)设置在凸透镜11(6)与太赫兹光源(I)之间，所述凸透镜1(5)的后焦点与凸透镜11(6)的前焦点重合，所述积分器(3)包括两个微透镜阵列(7)、透镜(8)和聚光透镜(9)，所述微透镜阵列(7)由若干个子球面透射镜(10)排列构成，所述两个微透镜阵列(7)分别固定设置在透镜(8)的前后两面，所述透镜(8)设置在聚光透镜(9)前端，所述成像焦平面(4)设置在聚光透镜(9)后焦点处，所述凸透镜I(5)、凸透镜11(6)和聚光透镜(9)的光心与太赫兹光源(I)的中心在同一直线上。2.根据权利要求1所述的一种太赫兹光扩束均匀化装置，其特征在于，所述扩束器(2)还包括毛玻璃散射器(U)，所述毛玻璃散射器(11)设置在凸透镜1(5)的后焦.点与凸透镜11(6)的前焦点重合处。3.根据权利要求1所述的一种太赫兹光扩束均匀化装置，其特征在于，所述凸透镜II(6)与凸透镜1(5)的焦距比为1.5到20之间。4.根据权利要求1所述的一种太赫兹光扩束均匀化装置，其特征在于，所述设置在透镜(8)前面的子球面透射镜(10)的焦点处在位于设置在透镜(8)后面的子球面透射镜(10)表面圆弧上。5.根据权利要求1所述的一种太赫兹光扩束均匀化装置，其特征在于，所述扩束器(2)和积分器(3)由聚4-甲基戊烯或区熔高阻硅制作而成。
【文档编号】G02B27/09GK105911702SQ201610407943
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】王亮, 王鹏, 王宏臣, 陈文礼, 董珊
【申请人】烟台睿创微纳技术有限公司