提高连续太赫兹数字全息成像性能的研究-物理电子学专业论文.docx

Classified Index: TN249 U.D.C: 535.345.1Dissertation for the Master Degree in EngineeringSTUDY ON THE IMPROVEMENTOF IMAGING PERFORMANCE IN CW THZ DIGITAL HOLOGRAPHYCandidate：Xue KaiSupervisor：Prof. Li QiAcademic Degree Applied for：Master of EngineeringSpeciality：Physical ElectronicsAffiliation：Dept. of Opto-electronics Information Science ans TechnologyDate of Defence：July, 2012Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology摘要随着太赫兹成像技术的不断发展，人们对太赫兹成像系统的性能指标提出 了越来越高的要求，改进成像系统、提高系统横向分辨率、改善成像质量对太 赫兹成像技术的发展和应用十分必要。太赫兹数字全息技术是太赫兹技术与数 字全息技术的结合，其可突破衍射的限制，有效提高系统的数值孔径，实现高 分辨率成像。本论文基于 CO2 泵浦连续太赫兹激光器 和热释电相机搭建了 2.52THz 离轴数字全息成像系统及 2.52THz 伽栢同轴数字全息成像系统，对太 赫兹数字全息系统、系统成像特性及影响系统成像质量因素等进行了较深入、 细致的仿真与实验研究。为了实现高质量、高分辨率太赫兹数字全息成像，对数字全息再现算法及 太赫兹数字全息中的关键问题进行了研究。详细介绍了系统横向分辨率与再现 像分辨率的差异，并对影响系统横向分辨率的因素进行了分析；提出了一种可 实现再现像面任意采样的改进卷积再现算法，并对其性能进行了仿真验证；对 太赫兹数字全息中的参考光波矢提取、光束质量对再现像质的影响及零级衍射 消除方法等关键问题进行了仿真研究，为后面实验提供了理论支撑。搭建了 2.52THz 离轴数字全息成像系统，并对系统成像特性及自动聚焦技 术进行了研究。对参考光遮挡的“病态”系统进行了实验研究，验证了参考光 畸变对再现像质的影响；对“病态”系统进行了优化调整，使用分辨率板及复 杂目标进行了一系列的成像实验，测试了系统成像质量及系统实际横向分辨率； 同时，对数字全息再现中的自动聚焦问题进行了研究，提出了一种基于小波变 换的聚焦判据函数，通过模拟仿真和镂空目标成像实验，对提出的小波变换聚 焦判据函数的有效性和实用性进行了验证。搭建了 2.52THz 伽栢同轴数字全息成像系统，对系统成像特性进行了实验 研究。使用一系列不同的成像目标对系统成像质量及系统横向分辨率进行了测 试，获得了高质量、高分辨率的再现像，验证了其优越的成像性能及对复杂、 多细节目标的成像能力；同时，进行了隐藏目标太赫兹同轴数字全息成像实验， 实现了隐藏目标高质量成像，验证了太赫兹数字全息技术用于隐藏目标探测的 可行性；最后，对 2.52THz 离轴数字全息成像系统和 2.52THz 伽栢同轴数字全 息成像系统的成像性能进行了对比分析。关键词：太赫兹成像；太赫兹数字全息；横向分辨率；再现算法；自动聚焦AbstractWith the development of Terahertz (THz) imaging technology, higher require- ments of the THz imaging system performance have been put forward. Modifying imaging system, improving system lateral resolution and imaging quality are necessary for the development and application of THz imaging technology. THz digital holography, which is the combination of THz technology and digital holography, can break through the restriction of diffraction and improve numerical aperture (NA) of the imaging system effectively, which can realize high-quality and high-r