1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 重庆邮电大学光电工程学院, 重庆 400065
3 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
提出采用球面弯曲晶体作为透射式成像器件的硬X射线成像系统,其基本结构是一个具有各向同性的X射线点源和一个球面Laue透射晶体,该结构能够解决常用反射式晶体结构不易实现能量在8 keV及以上的硬X射线成像的难题。在成像系统中,X射线由微小点源辐射,经过置于球面晶体前面的成像网格物体后,由α-石英球面晶体透射,最后成像于晶体后方的检测器面上。讨论了球面透射晶体获取不同放大倍率图像的成像机理,利用射线追迹程序设计透射成像系统进行仿真。模拟结果表明,所提结构能够实现二维空间分辨成像。铜靶X射线管背光成像实验也证明实验结果与理论分析具有一致性。
光学学报
2022, 42(11): 1134011
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
为了克服传统数字全息三维成像技术的扫描速度慢等诸多缺点,设计一种仅需单波长且可以一维扫描的透射式K空间变换数字全息三维成像技术。首先采用片状光束对样品进行照明并记录透射光的离轴全息图;然后利用传统的数字全息重建技术得到透射光的复振幅分布后去除其低频分量;最后在频谱空间进行坐标变换并对变换后的空间频谱进行傅里叶逆变换,便可得到被照明切片平面上的样品结构信息。在对工作原理和主要参数进行系统理论分析的基础上,利用数值模拟和光学实验对此技术的可行性进行实际验证。由于该技术能够使用透射光进行三维层析成像,因此很容易推广并应用于X光和其他短波长的辐射源成像,为研究样品高分辨三维结构提供新的工具。
全息 数字全息 三维显微成像 K空间变换 透射成像 中国激光
2021, 48(21): 2109001
1 南开大学 现代光学研究所, 天津 300350
2 天津市交通运输工程质量安全监督总站, 天津 300384
高性能的太赫兹功能器件在太赫兹波的产生、传输及探测上都有着重要意义.报道了一种Kagome型低损耗太赫兹波导及其成像应用.首先根据反谐振波导理论设计了0.1 THz处低损耗的太赫兹波导, 其理论损耗低至0012 cm-1.然后使用3D打印技术制备波导实物, 实验测得其损耗为0.0153 cm-1, 波导末端光束发散角为6±05°.最后基于该波导搭建了可重构太赫兹成像装置, 分别实现了对隐藏刀片、矿石的反射和透射成像, 在地下远距离勘探领域具有潜在的应用前景.
太赫兹波导 太赫兹成像 透射成像 反射成像 terahertz waveguide terahertz imaging transmission imaging reflection imaging
1 燕山大学 理学院, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学 里仁学院, 河北 秦皇岛 066004
为了同时同位测量石英管的外径和壁厚, 建立了激光透射成像系统, 对系统测量原理进行研究。基于几何光学和菲涅尔公式, 分别导出平行光垂直照射石英管后的透射光线偏向角、相对光强与入射光线离轴距离之间的关系; 通过数值计算, 分析了偏向角、相对透射光强随入射光线离轴距离的变化特点; 针对物方远心光路, 分析了光阑对偏向角和相对光强的限制; 基于CCD成像原理, 通过引入标定系数和补偿因子, 导出石英管外径与壁厚的计算公式。实验结果表明: 外径绝对误差和相对误差的平均值分别为0.119mm和0.91%, 壁厚绝对误差和相对误差的平均值分别为0.153mm和6%。
半导体激光 透射成像 石英管 外径 壁厚 semiconductor laser transmission imaging quartz tube outer diameter wall thickness
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
研究了THz辐射和THz焦平面器件的特性, 分析了THz焦平面探测器连续波透射成像系统的能量传输过程。考虑大气衰减、器件限制等影响因素以及连续激光照射、目标场景与焦平面探测器之间的信号传递关系, 推导出了连续波透射成像系统的成像面积及对比度两个重要的参量模型。然后设计并组建了连续波THz透射成像系统。根据所建模型分别对信封中的环三亚甲基三硝铵(RDX)粉末和塑料盒中的金属刀片两种不同被测物体的成像面积及对比度进行了计算。结果表明: 基于理论推导的两种实例其最大成像面积可达4.74 cm×6.32 cm和3.534 cm×4.712 cm, 图像对比度分别为0.242 2和0.306。与美国麻省理工学院(MIT)的成像系统进行了对比, 该系统的成像面积为3 cm×3 cm或4 cm×4 cm, 与本文推导结果处于同一数量级, 由此验证了本文提出的模型和方法的合理性和有效性。
THz焦平面阵列探测器 连续波透射成像 照明系统 成像面积 成像对比度 THz Focal Plane Array(FPA) detector continual wave transmission imaging illumination system imaging area imaging contrast
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
针对反射式成像光谱系统普遍存在多次反射(和衍射)产生杂散光和装调难度大等问题,设计了一种高性能透射式系统,全部使用通用光学组件,简化了系统结构,降低了成本和装调难度,较传统成像光谱仪有更广的适用范围.该设计中全部部件都非定制,可以根据应用场合更换,具有较好的灵活性,采用透射的方式,减少了杂散光的影响.利用ZEMAX软件仿真、优化了搭配两组不同物镜的系统光路,对畸变、MTF、色差等性能进行测试.对比25和50 mm物镜的系统性能,发现望远镜头的更换对整个系统成像质量的影响不大.参照设计参数成功搭建出一台成像光谱仪,其中望远物镜采用准对称双高斯结构,有利于控制场曲和畸变;采用透射式平面衍射光栅作为分光器件,制作工艺成熟,无需定制,装调简单.光谱分辨率和畸变测试结果显示该系统拥有良好的畸变控制能力,光谱分辨率达到2 nm,满足设计要求,利用标定后的系统测得的氘灯光谱取得了较为理想的结果。
透射式成像光谱仪 平面光栅 组件式系统 易装配 Transmission imaging spectrometer Plane grating Component-based system Easy assemble 光谱学与光谱分析
2015, 35(5): 1414
1 清华大学 工程物理系, 北京 100084
2 清华大学 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室, 北京 100084
使用蒙特卡罗程序Geant4，模拟平行束缪子垂直于理想探测器平面入射法国试验客体(FTO)模型，在模型的上方和下方各放置三块理想探测器，用以输出缪子位置信息，从而确定入射与出射缪子径迹。通过三种方法统计缪子穿过模型前后的透射比，对模型进行透射成像，得到不同的成像结果。统计方法一和方法二分辨力可达2 mm×2 mm，统计方法三可达1 mm×1 mm，Cu与W区分较为明显，而且可显示出FTO模型中心的空气球，FTO模型与模型周围空气的边界十分清晰。模拟结果表明，平行束入射缪子可以进行透射成像。
蒙特卡罗方法 平行束缪子 透射成像 法国试验客体模型 Monte Carlo method parallel muons transmission imaging French Test Object model 强激光与粒子束
2012, 24(12): 2987
华中科技大学 光电子科学与工程学院, 武汉 430074
利用光栅选支调谐的TEA CO2激光器作为泵浦源设计了高能量脉冲光泵浦太赫兹激光器。太赫兹激光谐振腔由2 m长的石英玻璃管、GaAs泵浦光输入窗和SiO2太赫兹光输出窗组成，氨气充入谐振腔内作为增益介质。太赫兹激光的波长由自主设计的金属线栅F-P干涉仪测量。实验中在多个波长处都获得了强烈的太赫兹光输出，其中151.5 μm太赫兹光的输出脉冲能量高达204 mJ，对应的泵浦光能量为32 J。最后,还给出了利用151.5 μm太赫兹光进行透视成像的实验结果。
光泵浦太赫兹激光器 TEA CO2 激光器 氨气 透射成像 optically pumped terahertz laser TEA CO2 laser ammonia transmission imaging 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2565
通过THz(Terahertz)波的相位信息和振幅信息来解析出样品某些可用于成像的参量；并且对THz波相位信息成像和振幅信息成像进行了比较．结果显示：当样品对THz波的吸收比较小时，利用THz波的相位信息进行成像比通过振幅信息进行成像质量要好一些；时域谱峰值位置的漂移会对相位信息成像产生较大的影响．实验中发现输出光谱中出现了劈裂现象，即由输入的单峰变成了双峰．分析表明，这一现象是由样品内部厚度或折射率突变导致的，该现象可用于THz波轮廓成像研究．
Terahertz波 透射成像 相位信息成像 振幅信息成像 Terahertz wave Transmission imaging Phase imaging Amplitude imaging
