【摘 要】
:
太赫兹(terahertz,THz)波是一种介于微波和红外波段之间的电磁辐射,水作为一种强极性液体对太赫兹波吸收性很强,金属由于其高电导率对太赫兹波具有极强的反射性,而太赫兹波能够很好地穿透非极性和非金属材料,这些特点使其被广泛应用于透射成像领域。现有的太赫兹成像系统绝大部分都是高斯波束作为照明光源,由于高斯波束强度具有不均匀性,在针对大尺寸目标的照明成像中其应用受限。针对以上问题,平顶波束是一种
论文部分内容阅读
太赫兹(terahertz,THz)波是一种介于微波和红外波段之间的电磁辐射,水作为一种强极性液体对太赫兹波吸收性很强,金属由于其高电导率对太赫兹波具有极强的反射性,而太赫兹波能够很好地穿透非极性和非金属材料,这些特点使其被广泛应用于透射成像领域。现有的太赫兹成像系统绝大部分都是高斯波束作为照明光源,由于高斯波束强度具有不均匀性,在针对大尺寸目标的照明成像中其应用受限。针对以上问题,平顶波束是一种潜在的解决方式。本文基于相位恢复算法提出了一种设计大尺寸太赫兹平顶波束产生系统的通用框架。利用标量衍射理论作为计算理论,相位恢复算法为核心设计算法,成功设计了圆形太赫兹平顶波束系统,采用时域有限差分算法对系统进行数值仿真,验证了设计系统的正确性。还利用成熟的3D打印技术来制作系统的相位板元件进行实验,制作精度高,且成型速度快,搭建的实验系统在0.1 THz频段成功产生了百毫米量级的大尺寸圆形平顶波束。面向更大尺寸的照明场景,就需要更大器件的圆形平顶波束产生系统,这在实际应用中存在较大限制。考虑到更大尺寸的照明成像,本文还设计了可拼接的实用性更高的方形太赫兹平顶波束产生系统,在实验上也产生了百毫米量级的方形平顶波束。将其用于计算机断层扫描(computed tomography,CT)成像中,搭建了0.1 THz的方形平顶波束CT成像系统。实验中成功获取了不同样品的断层扫描图并对其进行了三维重建,对于简单样品该系统能够恢复其完整结构信息,而对于复杂样品中的较小细节因成像质量问题无法完整恢复,只能获取总体结构信息。所搭建的应用实验系统照明模式均为方形太赫兹平顶波束匀化照明,很大程度上提升了太赫兹CT成像效率。本文分析了影响产生平顶波束质量的因素,对比了理论仿真以及实验结果中的特征参数,对CT成像结果进行了质量分析,结果表明产生的平顶波束可用于太赫兹CT成像应用。后续研究还可以在此基础上作出改进,进一步提高设计系统性能,若能产生质量更好的太赫兹平顶波束,太赫兹波在成像领域中的应用将更为广阔。
其他文献
为提高我国实验动物血液学及尿液检测领域实验室项目申请、现场评审的一致性和有效性,需要进一步规范该领域检测能力的标准化表述,同时这也可以促进中国合格评定国家认可委员会(China National Accreditation Service for Conformity Assessment,CNAS)认可结果更好地被相关方所理解和接受。本文对我国及其他国家实验动物临床检验项目中血液学、血液生化和尿
铁电材料因其能在电场作用下实现两种极化状态之间的可逆转换,而被广泛应用于非易失存储器、铁电场效应管以及铁电隧道结中。目前以传统钙钛矿材料为代表的铁电材料面临在纳米尺度线宽下集成困难的问题,使其应用受限。过渡金属氧化物HfO2不仅具有较高的介电常数、较大的禁带宽度以及良好的热稳定性,而且能够实现纳米尺度下集成,这对于铁电存储器的可靠性和高密度集成是十分有利的。实验上,通过对HfO2薄膜进行不同元素的
随着5G时代的到来,人工智能的发展和数据大爆炸对计算机性能提出了更高的要求。而随着摩尔定律逐渐达到器件的物理极限,传统的冯·诺依曼架构限制了数据传输和计算的速度。基于忆阻器的存内计算架构能够实现存储和计算的融合,有望突破传统计算机体系架构,可极大的提高现有计算机的性能,成为了国内外研究的热点。朴素贝叶斯分类器是一种以贝叶斯定理为基础的简单的概率分类器,相比其他神经网络算法结构简单、性能稳定,在信息
航拍视频多视图像快速拼接是无人机成像侦察与测绘的关键技术,通过对无人机航拍得到的高空间分辨率图像序列进行拼接,从而得到大视场、宽视野的全景高分辨率图像,在军事领域和民用领域都具有极高的应用价值。然而视频图像帧数多、冗余度高,视频图像拼接精度低、处理速度慢,这制约了无人机成像侦察与测绘应用的发展。本文面向航拍视频图像拼接处理速度慢的科学问题,重点进行了以下研究工作:针对航拍视频图像序列冗余帧数多的问
超表面是一种以亚波长金属或介质结构作为功能单元来构建的二维超材料。合理设计超表面单元结构可以开发出具有不同电磁共振响应的超表面器件,进而在亚波长尺度上对电磁波特性进行调控,拓展了设计的多元性。而引入其他新型材料并将其与超表面结构结合构成的混合超表面器件,将进一步拓展其性能和应用领域。近零介电常数(Epsilon-near-zero,ENZ)材料是一种在一个或多个波长处介电常数实部趋近于零的特殊材料
基于非色散红外(Non-Dispersive Infrared,NDIR)吸收原理的红外气体传感器具有响应速度快、高选择性、非接触性探测、寿命长及在使用过程中不需要频繁的校准等优点,在气体传感领域具有较好的发展前景与应用需求。胶体量子点具有量子效应显著、物化特性易于调控和可溶液加工等特点,适于构建高灵敏、低成本、室温红外探测器。本文以PbS量子点作为研究对象,研究胶体量子点光电探测器的制备,系统研
随着遥感图像空间分辨率不断提高,我们可以获取到更多的地物信息,但是复杂的地物环境也为我们的遥感领域算法的研究增大了难度。特别的,由于遥感图像配准与建筑物变化检测算法使用的图像数据是两幅拍摄时间间隔较长的图像,在高分辨率图像中地物特征变化更是明显,例如建筑物拆除重建、植被变化、移动目标等,这些都为遥感图像配准与建筑物变化检测算法带来了巨大的挑战。针对现有的配准算法在地物变化较明显的高分辨遥感图像中配
人体姿态估计是对人体关节点的位置及其在图像中的连接方式的估计,是人体动作识别、行为分析等视觉应用的基础研究课题。二维图像数据的获取成本低、来源丰富,且二维人体姿态估计是三维的基础,同时由于人体外观形态的高自由度以及成像条件的限制,二维人体姿态估计仍面临许多挑战。本文重点研究如何提升二维人体姿态估计的准确率。网络层面,本文以高分辨率网络作为骨干网络,旨在提升人体姿态估计的准确率。因为高分辨率网络用多
全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶凭借其窄激子发射带、高光致发光荧光量子产率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)、较低的缺陷密度与较高的色纯度等优点,在发光二极管(Light emitting diode,LED)领域展现出很好的应用前景。截止目前,红光、绿光钙钛矿纳米晶LED的最大外量子效率(External quantum efficiency,EQE)都已经超过
随着我国经济的快速发展,医药生产过程正面临着生产规模、经济效益、质量和环境保护等多方面的严峻挑战,连续稳定的药品质量是医药界追求的目标,而有效的过程监控和质量控制是保证生产安全、提高药品质量和经济效益的关键。统计过程监控以多元统计理论为基础,通过对药品生产过程测量数据的分析和解释,判断医药生产过程所处的运行状态,在线检测和识别过程中出现的异常情况,从而指导药品生产、提高药品质量和生产效率。本文介绍