基于光子混频的连续太赫兹波成像系统设计与应用

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、

2、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据致谢转眼间又到了毕业季，在众多老师、同学、朋友和亲人的帮助下，我如期完成了硕士阶段的研究、学习，在此论文的完成之际，我要对帮助过我的每个人表示衷心的感谢！首先，对我的导师洪治老师表示真诚的感谢。洪治老师，很遗憾，我不是您最出色的学生，可是您却是我最尊敬的导师，在研究生的学习期间，您严谨的科研态度、丰富的专业知识，使我受益匪浅，这期间和您学到了许多，不仅是科研上

3、的，更多的是对待生活的态度，是您让我学会了独立解决问题，是您让我明白了凡事要靠自己努力才能有所收获，是您让我学会了自立自强，是您让我对生活了有了更多的拼搏意识，是您教会了我耐心，您严谨的态度让我不敢有一丝的懈怠，您给我营造了一种努力做事的氛围，在我毕业之际，我由衷的感谢您，感激您！其次，感谢刘建军老师对我的帮助！在课题的研究上，刘老师给了我很大的帮助，尤其是在我不知所措的时候，刘老师总能给我一些可行性的建议，本课题的顺利完成，刘老师的帮助是必不可少的，衷心的感谢刘老师！再次，感谢韩张华老师、杜勇老师、谭爱红老师，感谢他们给我的帮助。感谢

4、师姐史同璐在实验和生活上对我的种种帮助，感谢师姐许英豪、张慧丽、陈涛、吴晓，同门陈航、张裕生、王婷、张琪、方虹霞、孙雅茹、秦康，师弟俞禛、陈浩，师妹秦丹，感谢他们在我学习研究期间对我的帮助！最后，衷心的感谢所有帮助过我的人！刘子烨2015年12月万方数据基于光子混频的连续太赫兹波成像系统设计及应用摘要：太赫兹波（Terahertz，简称THz）时域光谱技术具有丰富的光谱信息，不仅可以鉴别物体的成分，还可重构物体的厚度分布或折射率等，但是系统复杂、成本高、成像速度较慢。相对脉冲THz波成像系统，连续THz波成像系统有效地降低了系统的复杂度

5、及成本，提高了成像速度。但返波管、耿氏二极管等传统的透反射成像系统只能得到幅度信息，不能得到相位信息，物体的折射率或厚度信息不能被反映。基于光子混频的连续THz波成像系统可同时获得物体的幅度信息和相位信息，但目前国内相关方面的研究相对较少。本文搭建了基于光子混频的连续THz波透射成像系统，并对此系统进行应用，主要研究内容如下：（1）利用频差在THz波频率范围内的两个外腔半导体激光器搭建了基于光子混频的连续THz波透射成像系统，并对该系统的性能进行了测试。该系统可同时获得物体的幅度信息和相位信息，在太赫兹波工作频率0.47THz时，系统信

6、噪比可达68dB，系统的分辨率为1mm；对幅值信息成像进行了应用，如：刀片成像、系统透视成像、系统无损检测等。信号调制频率、锁相放大器的时间常数、采样速率以及样品二维平移台的电极速度等要根据实际需要匹配最佳实验参数，达到最优的成像结果。（2）利用光子混频连续THz波透射成像系统获得的相位信息对样品的厚度和折射率进行了测量；分析了样品不同透射强度和平行平面样品干涉效应对相位测量的影响，并对结果进行了分析。实验结果表明：当样品的太赫兹透射系数大于0.5时，测量精度优于2.0%；随着透射系数的不断减小，测量精度明显下降。当平行平面样品折射率较

7、高时，干涉效应会影响测量精度，此时应选取适当的参考样品进行待测样品的测量。关键词：光子混频；连续太赫兹波；成像；厚度测量；折射率测量分类号：TN205;O433.1UDC621I万方数据DesignandApplicationofContinuous-waveTerahertzImagingSystembasedonPhotomixingAbstract：Thespectralinformationofterahertztime-domainspectroscopyisabundant.Itcannotonlyidentifytheco

8、mponentsoftheobjectsbutalsoreconfigurabletherefractiveindexandthicknessdistributionoftheobjects.Butthes