基于太赫兹量子级联激光器的实时成像研究进展(2)
图2. 不同时期THzQCL的最高工作温度
3. 基于THzQCL的实时成像研究进展
THz实时成像以阵列探测器为基础,配以合适的激光光源,当阵列探测器工作在一定帧率的情况下,相邻两帧图像在眼睛看来是连续出现时,我们称之为实时成像(Real-time imaging),当成像帧率达到25Hz甚至更高时,我们称之为视频成像(Video rate imaging)。THz实时成像具有成像速度快和分辨率高等特点,是THz成像应用中颇具潜力的一种成像手段,未来在材料分析、物质反应分析和生物医学成像分析等方面具有重要应用前景。
3.1 红外焦平面阵列探测
早期THz实时成像系统采用二氧化碳气体激光器为激光源,由于气体激光器输出光束质量好,在成像效果上主要受限于阵列探测器的水平。不过气体激光器体积庞大,设备昂贵,使得成像系统一直停留在实验室演示的层面,难以获得实际应用。
图3. 纸质信封中铅笔字可见光照片(a)及其在封闭信封内THz透射(b)和反射(c)成像效果对比和大拇指指纹的可见光照片(d)和THz反射成像(e)效果对比
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5. 结束语
本文主要针对基于THzQCL的实时成像技术,综述了THzQCL及其成像系统的研究进展,采用二维摆镜消干涉光学部件搭建了单帧成像范围45mmx30mm的实时成像系统,实现了对刀片、药片等样品的实时成像演示,分辨率优于0.5mm。重点分析了成像光源需要改善的几个方面,并对成像系统光路的改进和探测端性能的提高进行了讨论。从系统的角度来看,基于?THzQCL的实时成像系统已具备可应用的潜力,但还需要进一步缩小系统体积,优化成像光路和成像光束质量。考虑到THzQCL输出的激光频率范围主要覆盖1.5~5THz,该频段成像分辨率相对较高,且成像光源输出功率大,发展基于THzQCL的显微实时成像技术是未来的重要发展方向。通过探索其在材料分析、生物医学成像等方面的应用,以期在例如癌细胞切除手术、相变材料分析、半导体材料载流子分析中获得应用。
鉴于篇幅问题,本文仅为节选(中国光学?第10卷 第1期)
江苏激光联盟陈长军转载
文章来源:《材料研究学报》 网址: http://www.clyjxbzz.cn/zonghexinwen/2021/1021/1815.html