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1、太赫兹近距离成像应用研究 朱亦朱亦鸣鸣 上海理工大学 太赫兹技术创新研究院 上海市现代光学系统重点实验室 上海市太赫兹波谱与影像技术协同创新中心 教育部光学仪器与系统工程研究中心 太赫兹技术 1 太赫兹成像技术应用 2 上海理工大学太赫兹技术工作简介 3 太赫兹器件太赫兹器件开发开发 3.1 太赫兹成像系统太赫兹成像系统 3.2 团队及其工作基础介绍 4 内容提纲 太赫兹技术 1 太赫兹成像技术应用 2 上海理工大学太赫兹技术工作简介 3 太赫兹器件太赫兹器件开发开发 3.1 太赫兹成像系统太赫兹成像系统 3.2 团队及其工作基础介绍 4 内容提纲 太赫兹技术 太赫兹技术 海洛因THz吸收谱
2、2.4THz 机场安检 X光检测 覆盖了多数物质的指纹谱 THz光子能量与生物大分子的转动 能量，半导体微结构特征能量相近 THz波与物质相互作用有丰富内涵 生物安全性高 THz光子能量低，不会对生物组织 产生电离，适合于活体检查 高精度成像与无损检测 能透过常见纺织品、包装材料，可 用于安检、反恐等 “炭疽热” 粉末成像 重要部门、场 所、公共场所 安全监控。 公共场所人群安检 信封毒品和危险品检测 太赫兹技术新一代成像检测技术 太赫兹技术 1 太赫兹成像技术应用 2 上海理工大学太赫兹技术工作简介 3 亚波长太赫兹功能器件开发亚波长太赫兹功能器件开发 3.1 太赫兹成像系统太赫兹成像系统
3、3.2 团队及其工作基础介绍 4 内容提纲 “哥伦比亚哥伦比亚”号宇宙航天飞机返航中号宇宙航天飞机返航中，因外部，因外部 燃料箱泡沫隔热瓦存在缺陷而脱落，损坏燃料箱泡沫隔热瓦存在缺陷而脱落，损坏左左 翼边重要的起落架翼边重要的起落架，导致，导致失事失事； 失事的哥伦比亚号航天飞机失事的哥伦比亚号航天飞机 哥伦比亚号航天飞机部分材料哥伦比亚号航天飞机部分材料 存在缺陷存在缺陷 利用利用THz技术对隔热材料技术对隔热材料 进行检测进行检测 航天器出厂前需要对材料进行无损检测；航天器出厂前需要对材料进行无损检测； 航天器在轨检测；航天器在轨检测； T_Ray4000检测仪检测仪 太赫兹成像技术应用太
4、赫兹材料检测 太赫兹成像技术应用太赫兹电子材料检测 锂电池内缺陷检测 芯片内缺陷检测 太赫兹成像技术应用太赫兹生物材料检测 Oh S J. Biomedical optics express, 2014, 5(8): 2837. THz成像与生物医学检测 太赫兹成像技术应用太赫兹公共安检成像检测 太赫兹技术 1 太赫兹成像技术应用 2 上海理工大学太赫兹技术工作简介 3 太赫兹器件太赫兹器件开发开发 3.1 太赫兹成像系统太赫兹成像系统 3.2 团队及其工作基础介绍 4 内容提纲 太赫兹器件-太赫兹功能器件 通过使用表面等离子波增强效应，实现了太赫兹波的局域增强，提高检测灵敏度 太赫兹功能器件
5、-快速扫描技术 太赫兹技术 1 太赫兹成像技术应用 2 上海理工大学太赫兹技术工作简介 3 太赫兹器件太赫兹器件开发开发 3.1 太赫兹成像系统太赫兹成像系统 3.2 团队及其工作基础介绍 4 内容提纲 太赫兹成像系统-人体安检系统 设计宗旨设计宗旨 1、达到足够的分辨率、达到足够的分辨率 2、控制成本，降低计算复杂度、控制成本，降低计算复杂度 关键技术和器件限制关键技术和器件限制 1. 太赫兹波段器件相对昂贵太赫兹波段器件相对昂贵，通常采用线阵接收机扫描的方式对整个目标通常采用线阵接收机扫描的方式对整个目标 平面成像平面成像，这就涉及到扫描的问题：平动扫描过程中需要反复加速这就涉及到扫描的问
6、题：平动扫描过程中需要反复加速、减减 速速，对于机械稳定性要求高对于机械稳定性要求高，圆锥扫描的成像速度要比平动扫描快；电圆锥扫描的成像速度要比平动扫描快；电 扫描也是一种较好的扫描方式扫描也是一种较好的扫描方式，但对于天线甚至系统整体设计要求较高但对于天线甚至系统整体设计要求较高 2. 主动系统直接受益于雷达技术的发展主动系统直接受益于雷达技术的发展，对于实用的系统来说对于实用的系统来说，W波段及波段及 更高频段器件相对昂贵仍然是制约系统整体设计的关键；准光路的聚焦更高频段器件相对昂贵仍然是制约系统整体设计的关键；准光路的聚焦 和扫描设计也是一个关键问题和扫描设计也是一个关键问题 影响成像时
7、间的两个主要因素：影响成像时间的两个主要因素： 1、扫描方式、扫描方式 2、数据处理方式，焦平面成像和数字重构技术、数据处理方式，焦平面成像和数字重构技术 太赫兹成像系统被动式成像仪 耦合器 探测器 GHz94 70% 耦 耦 耦 耦 耦 性能： 普适性强：可有效探测陶瓷刀、工 程塑料手枪、有机炸药等； 1.5cm1.5cm分辨率； 优于4秒钟帧的快速近实时成像； 特点： 1、无主动源辐射； 2、采用振镜扫描方式；弥补了国内高频芯片昂 贵，一致性差等问题； 3、高增益窄波束天线，大幅提高增益 陶瓷刀陶瓷刀 太赫兹成像系统被动式成像仪 360全身扫描，无视场盲区全身扫描，无视场盲区 整套系统可国
8、产整套系统可国产 成本可控成本可控 成像图像成像图像 （调试）（调试） 太赫兹成像系统主动式成像仪 合作式 (指定位置驻留) 单目标、速度慢 非合作式 （自由走动） 多目标、速度快、视场大 非合作人体安检技术难点：远距离、高分辨、高帧率、大视场 、自适应聚焦。 太赫兹成像系统安检成像趋势 太赫兹成像系统太赫兹近场超分辨显微镜 太赫兹成像系统太赫兹近场超分辨显微镜 太赫兹成像系统太赫兹近场超分辨显微镜 1. 太赫兹迅太赫兹迅衰衰场调场调控机控机制制 2. 太赫兹波与纳米太赫兹波与纳米探针探针 高效高效耦合和散射机理耦合和散射机理 高数值孔径物镜紧聚焦 结构化金属探针耦合增强 太赫兹波传播调控 金
9、属探针局域增强 太赫兹成像系统太赫兹近场超分辨显微镜 太赫兹技术 1 太赫兹成像技术应用 2 上海理工大学太赫兹技术工作简介 3 太赫兹器件太赫兹器件开发开发 3.1 太赫兹成像系统太赫兹成像系统 3.2 团队及其工作基础介绍 4 内容提纲 团队及工作基础 机场机场 海关海关 地铁地铁 高铁高铁 人体安检仪人体安检仪 生物生物组织组织检测检测 地沟油检测地沟油检测 药物成分分析药物成分分析 癌细胞检测癌细胞检测 食品食品药品药品检测检测 材料检测材料检测 航空航天通讯航空航天通讯 军事探测军事探测 空间探测空间探测 太赫兹太赫兹 空间探测空间探测 新型通讯新型通讯 芯片检测芯片检测 军事探测军事探测 大气遥感大气遥感 团队及工作基础 团队及工作基础 团队及工作基础 团队及工作基础 团队及工作基础 Cascade Probe Station (MPS150) BWO (Backward-Wave Oscillator) 183GHz TX-RX 矢量网络分析仪67 GHz-1.2 THz 上海理工大学-安捷伦太赫兹联合实验室 感谢指导！感谢指导！
