太赫茲探測(cè)成像陣列光學(xué)組件設(shè)計(jì).pdf

1、太赫茲探測(cè)成像技術(shù)是太赫茲科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)?；谖蚪Y(jié)構(gòu)的太赫茲探測(cè)成像技術(shù)具有室溫工作、實(shí)時(shí)陣列成像、兼容硅CMOS工藝及高探測(cè)性能等特性。在無損檢測(cè)、安防及生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域有著巨大的市場(chǎng)前景。本文研究了太赫茲探測(cè)成像系統(tǒng)中相關(guān)的光學(xué)組件，包括太赫茲光勻化器設(shè)計(jì)、太赫茲光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)、新型太赫茲光學(xué)窗口三部分內(nèi)容。
　　設(shè)計(jì)了采用微球面反射鏡陣列的太赫茲光束勻化器，對(duì)太赫茲光擴(kuò)束的同時(shí)使其能量分布平坦化。用 Trace

2、Pro軟件建立了物理模型、進(jìn)行了光線追跡，分析了影響擴(kuò)束及均勻化效果的因素，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)尺寸。其中正方形單元的周期為600μm、焦距為2.26μm，陣列數(shù)為31×31，入射光與陣列夾角為45°時(shí)，在距離太赫茲源垂直距離200 mm處實(shí)現(xiàn)了對(duì)太赫茲光水平方向8倍，垂直方向10倍的擴(kuò)束，同時(shí)其能量分布平坦化，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
　　設(shè)計(jì)了三鏡片折射式太赫茲鏡頭，鏡片材料為高阻硅，前表面涂覆18μm的聚對(duì)二甲苯減反增透膜。其有效焦距f=36

3、.4 mm，有效相對(duì)孔徑F=0.81，系統(tǒng)總長(zhǎng)l=58.99 mm，視場(chǎng)角2?=20°，在1 m遠(yuǎn)處能分辨的最小尺寸為3.23 mm。該鏡頭對(duì)初級(jí)球差有較好的矯正，MTF曲線表明鏡頭整體性能較均勻，對(duì)細(xì)節(jié)分辨能力高，可以滿足太赫茲探測(cè)成像系統(tǒng)的需求。同時(shí)，研究了菲涅爾透鏡成像的影響因素，設(shè)計(jì)了F=0.33，f=38 mm的超大相對(duì)孔徑菲涅爾透鏡，在2.52 THz波段實(shí)現(xiàn)了良好的聚焦。
　　研究了高阻硅表面涂覆不同材料增透膜時(shí)對(duì)太

4、赫茲光的透過特性，并在高阻硅表面制備了聚酰亞胺的減反增透膜，測(cè)量結(jié)果表明，單面涂覆19μm厚的PI薄膜時(shí)太赫茲光的透過率提高了11％，雙面涂覆15μm厚的PI薄膜時(shí)對(duì)太赫茲光的透過率提高了35%。結(jié)合仿真優(yōu)化分析，設(shè)計(jì)了浮雕周期為27μm，浮雕占空比為75%，浮雕深度13μm的周期性亞波長(zhǎng)浮雕陣列增透減反結(jié)構(gòu)，使高阻硅對(duì)2.52 THz光的反射率降低到3.8%，效果明顯。同時(shí)為降低7~14μm背景紅外輻射對(duì)探測(cè)器性能的影響，設(shè)計(jì)了基于頻