發(fā)布時間：2021-02-23 10:30

　　近年來,太赫茲成像技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注和研究,已經(jīng)逐步應(yīng)用于生物醫(yī)學、導引雷達、人體安檢和材料無損檢測等多種領(lǐng)域。太赫茲波上承近紅外波段,下接毫米波段,其技術(shù)部分涉及電子學理論,部分涵蓋光學機理。按照輻射源類型,太赫茲成像系統(tǒng)分為太赫茲時域光譜系統(tǒng)和太赫茲連續(xù)波系統(tǒng)。與太赫茲時域光譜系統(tǒng)相比,太赫茲連續(xù)波系統(tǒng)通常工作在太赫茲低頻段,適合遠距離探測或較厚材料的深度測量,因為在太赫茲低頻段處大氣中水吸收峰較少,且太赫茲波在介質(zhì)中傳輸損耗小。同時,太赫茲連續(xù)波系統(tǒng)大多為全固態(tài)電子電路結(jié)構(gòu),其簡單可靠,便于集成和攜帶,能更好地適應(yīng)惡劣的工程環(huán)境,且成本也較低,更具實用價值。相比較于其它波段的無損檢測技術(shù),太赫茲連續(xù)波雷達還具有一些獨特優(yōu)勢:與微波相比,成像分辨率是毫米量級,足以滿足多數(shù)場合待測目標的識別精度;與光波相比,對非金屬、非極性材料的穿透力強,如塑料、陶瓷、木材、衣物等;與X射線相比,光子能量低,不會產(chǎn)生有害的生物電離,避免損害人體健康。且近些年太赫茲固態(tài)電子器件研制周期越來越短,成本正在逐漸降低,有望實際應(yīng)用和推廣。雖然太赫茲成像技術(shù)是近幾年的研究熱點,但其從興起至今發(fā)展也僅十幾... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：173 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

太赫茲時域光譜成像系統(tǒng)的光路

2016年,JPL嘗試利用太赫茲調(diào)頻連續(xù)波(frequency modulated continuous wave,FMCW)技術(shù)探索行星和地球科學。為了測量太陽系中彗星和冰衛(wèi)星射流中0.1~10mm尺度的粒子分布并進行動力學分析,研制了一套中心頻率為95GHz的FMCW多普勒雷達,用于探測體積和單粒子散射。還開發(fā)了一套頻率為183GHz的差分雷達收發(fā)器,用于探測地球高空冰云的濕度[101]。圖1.4 NASA JPL 660~690GHz系統(tǒng)及其成像結(jié)果[100]

圖1.3 NASA JPL 576~604.8GHz系統(tǒng):(a)系統(tǒng)實物,(b)成像結(jié)果[98]2010年,美國馬薩諸塞大學亞毫米波技術(shù)實驗室(STL)應(yīng)用量子級聯(lián)激光器(Quantum cascade laser,QCL)作為收發(fā)器、光泵分子激光器作為本振源以及在接收和參考信道中使用一對肖特基二極管混頻器,從而實現(xiàn)了頻率高達2.408THz的太赫茲相干成像雷達[102]。通過將QCL鎖定在自由運行、高度穩(wěn)定的光泵分子激光器上,獲得了相位穩(wěn)定的接收信號,這足以對旋轉(zhuǎn)目標(方位和仰角)進行相干圖像處理,圖1.5是對坦克模型的成像效果。雖然到達目標的距離受QCL的低輸出功率(幾百微瓦)和2.408THz電磁波在大氣中傳輸損耗的影響,但QCL發(fā)射機的相干長度允許在幾百米范圍內(nèi)進行相干成像。QCL作為收發(fā)器的最大限制是需要低溫冷卻環(huán)境。近幾年STL仍致力于研究基于量子級聯(lián)激光器的太赫茲連續(xù)波成像雷達,相繼研制出2.3THz、2.32THz、2.324THz和2.959THz的單頻連續(xù)波系統(tǒng)[103-105]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]A Survey on Terahertz Communications[J]. Zhi Chen,Xinying Ma,Bo Zhang,Yaxin Zhang,Zhongqian Niu,Ningyuan Kuang,Wenjie Chen,Lingxiang Li,Shaoqian Li.  中國通信. 2019(02)
[2]330 GHz太赫茲次諧波混頻器設(shè)計[J]. 夏德嬌,張勇.  太赫茲科學與電子信息學報. 2018(03)
[3]特種工程塑料太赫茲光學參數(shù)測量及誤差分析[J]. 張曉璇,常天英,郭企嘉,劉陵玉,崔洪亮.  光譜學與光譜分析. 2018(05)
[4]基于信息融合的PCB紅外熱像檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 李廣宏,雷建.  紅外技術(shù). 2017(09)
[5]小波變換在太赫茲三維成像探測內(nèi)部缺陷中的應(yīng)用[J]. 代冰,王朋,周宇,游承武,胡江勝,楊振剛,王可嘉,劉勁松.  物理學報. 2017(08)
[6]基于太赫茲時域光譜技術(shù)的光學參數(shù)提取方法的研究進展[J]. 韓曉惠,張瑾,楊曄,馬宇婷,常天英,崔洪亮.  光譜學與光譜分析. 2016(11)
[7]調(diào)頻連續(xù)波太赫茲雷達方案研究及系統(tǒng)驗證[J]. 盧錚,李超,方廣有.  電子測量技術(shù). 2015(08)
[8]太赫茲功率非相干測試技術(shù)研究進展[J]. 張鵬,董杰,韓順利,張志輝,聶建華.  微波學報. 2015(S1)
[9]連續(xù)波THz-CT在醫(yī)學成像中的應(yīng)用研究[J]. 郭風雷,張明月,肖征,李向軍,劉建軍.  激光與紅外. 2014(08)
[10]相位補償算法對提高太赫茲雷達距離像分辨率的研究[J]. 梁美彥,張存林.  物理學報. 2014(14)

博士論文
[1]太赫茲主動成像系統(tǒng)研究[D]. 周德亮.南京大學 2018
[2]航空泡沫芯材及夾層結(jié)構(gòu)的太赫茲無損檢測研究[D]. 邢礫云.吉林大學 2016
[3]主動毫米波安檢成像算法及系統(tǒng)研究[D]. 任百玲.北京理工大學 2014
[4]基于磁性技術(shù)的無損檢測方法研究[D]. 黃東巖.吉林大學 2012
[5]太赫茲實時成像中關(guān)鍵技術(shù)的研究與改進[D]. 王新柯.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[6]一種基于中頻采樣的雷達數(shù)字波形產(chǎn)生方法研究[D]. 姒強.電子科技大學 2003

碩士論文
[1]用于煤層裂隙超前探測的110GHz雷達研究[D]. 賈成艷.吉林大學 2016
[2]太赫茲波在煤介質(zhì)中傳輸特性的研究[D]. 胡偉.吉林大學 2015
[3]太赫茲雷達發(fā)射機和接收機研究[D]. 邱于保.西安電子科技大學 2015
[4]太赫茲無損檢測中缺陷探測的方法研究[D]. 董�？�.華中科技大學 2015
[5]外差式太赫茲準光接收機前端及其測試方法研究[D]. 薄淑華.北京理工大學 2015
[6]復合材料熱結(jié)構(gòu)檢測及有限元分析技術(shù)[D]. 常仕偉.長春理工大學 2014
[7]紅外測溫技術(shù)在乙烯裂解爐溫度檢測中的應(yīng)用[D]. 孔令立.安徽大學 2014
[8]雷達脈沖壓縮技術(shù)的研究[D]. 賈廣峰.哈爾濱工程大學 2014
[9]太赫茲雷達數(shù)據(jù)采集與信號處理研究[D]. 申辰.電子科技大學 2013
[10]基于紅外熱成像的內(nèi)部孔洞缺陷檢測方法研究[D]. 曹文浩.中國計量學院 2013



本文編號：3047440