本發(fā)明涉及安檢設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路。
背景技術(shù)：
太赫茲波一般是指頻率在0.1THz～10THz之間的電磁波，是人們研究和利用較少的頻段。由于太赫茲波具有分辨率高、可穿透非極性材料等優(yōu)點(diǎn)，太赫茲成像系統(tǒng)在安全檢測、反恐維穩(wěn)等多個領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景，近十幾年來引起了人們的極大關(guān)注。
將太赫茲成像系統(tǒng)放到機(jī)場安檢及重要場所的入口處，可以實(shí)現(xiàn)非接觸的安全檢測，可以透過衣服等遮擋物探測到藏匿在人身上毒品、炸藥、槍支、匕首等危險違禁物品。目前，為獲取較高的空間分辨率以及對二維面的掃描成像，現(xiàn)有的太赫茲成像系統(tǒng)多采用一個或多個反射面的轉(zhuǎn)動或擺動實(shí)現(xiàn)二維波束掃描，這類天線體積大、加工難、成本高。此外，由于運(yùn)用機(jī)械掃描的方式對二維面成像，使得成像時間長達(dá)數(shù)秒甚至數(shù)十秒，因此系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價值大打折扣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路，以實(shí)現(xiàn)波束的快速掃描與聚焦，縮短成像時間。
(二)技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路。該太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路包括：波束掃描饋源系統(tǒng)、初級反射面和聚焦透鏡，其中：波束掃描饋源系統(tǒng)用于發(fā)射具有波束掃描特性的錐形掃描的太赫茲波束；初級反射面將錐形掃描的太赫茲波束轉(zhuǎn)化成空間平行分布的太赫茲波束，并將其反射到聚焦透鏡；聚焦透鏡實(shí)現(xiàn)太赫茲波束的掃描與聚焦。
(三)有益效果
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路具有以下有益效果：
(1)通過對成像平面的聚焦掃描可以快速得到成像平面的信息，可以應(yīng)用到太赫茲成像、區(qū)域監(jiān)視雷達(dá)、無損檢測、目標(biāo)快速識別和跟蹤等領(lǐng)域；
(2)實(shí)現(xiàn)太赫茲波束在成像平面的聚焦，同時焦斑隨著電信號的變化而掃描。根據(jù)波束掃描饋源系統(tǒng)輻射波束的不同可以實(shí)現(xiàn)一維和二維的聚焦掃描，適用于不同的饋源，具有系統(tǒng)簡單、成本低、適用性強(qiáng)的優(yōu)勢。
附圖說明
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【主要元件】
1-太赫茲波束掃描天線系統(tǒng)； 2-饋源喇叭； 3-擴(kuò)束透鏡；
4-頻率掃描反射面； 5-拋物反射面； 6-聚焦透鏡；
7-滑軌； 8-束腰平面。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路，以實(shí)現(xiàn)波束的快速掃描與聚焦，縮短成像時間。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，提供了一種太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路。本實(shí)施例太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路工作在0.23THz～0.33THz下。請參照圖1，該太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路包括：波束掃描饋源系統(tǒng)、初級反射面和聚焦透鏡。
波束掃描饋源系統(tǒng)發(fā)射具有波束掃描特性的錐形掃描的太赫茲波束。初級反射面將錐形掃描的太赫茲波束轉(zhuǎn)化成空間平行分布的太赫茲波束，并將其反射到聚焦透鏡。由聚焦透鏡實(shí)現(xiàn)太赫茲波束的掃描與聚焦。
以下分別對本實(shí)施例太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路的各個組成部分進(jìn)行詳細(xì)描述。
請參照圖1，本實(shí)施例中，波束掃描饋源系統(tǒng)為太赫茲波束掃描天線系統(tǒng)1，包括：饋源喇叭2、擴(kuò)束透鏡3和頻率掃描反射面4。饋源喇叭2作為波源，產(chǎn)生太赫茲波；擴(kuò)束透鏡3，位于饋源喇叭的光路后端，將太赫茲波的束腰半徑增大。頻率掃描反射面4位于擴(kuò)束透鏡的光路后端，為二維反射柵結(jié)構(gòu)，其尺寸為50mm*50mm。經(jīng)由頻率掃描反射面4的轉(zhuǎn)動，本實(shí)施例中太赫茲波束掃描天線系統(tǒng)1可以提供了25°的掃描角度范圍。
圖1中，D1為由擴(kuò)束透鏡3出射的太赫茲波的束腰與擴(kuò)束透鏡3的距離。擴(kuò)束透鏡的光軸與頻率掃描反射面4所成的角度為35°。
需要說明的是，除了太赫茲波束掃描天線系統(tǒng)，該波束掃描饋源系統(tǒng)1還可以采用太赫茲頻率掃描波導(dǎo)縫隙陣列天線，或者太赫茲頻率掃描漏波天線，或者太赫茲液晶相控波束掃描天線，或者可機(jī)械轉(zhuǎn)動的反射面天線，只要能夠發(fā)射具有波束掃描特性的太赫茲波束，均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
請參照圖1，本實(shí)施例中，初級反射面為拋物反射面5，采用鋁合金材料加工而成，拋物面焦距為150mm，拋物面高度H為146mm，寬度W為130mm。
拋物反射面5的焦點(diǎn)位于波束掃描饋源系統(tǒng)的出射波束相位中心上，如圖1中O點(diǎn)所示。拋物反射面將掃描角度范圍為25°的太赫茲波束反射為平行波束，出射平行波束的束腰位于圖1中束腰平面8處。
需要說明的是，除了拋物面之外，初級反射面5還可以為橢圓反射面，或者圓柱反射面等，只要能夠?qū)㈠F形掃描的太赫茲波束轉(zhuǎn)化成空間平行分布的太赫茲波束，并將其反射到聚焦透鏡，均能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。
請參照圖1，本實(shí)施例中，聚焦透鏡為雙曲面透鏡6，采用聚乙烯材料注塑成型，雙曲面透鏡沿與X面垂直的平面設(shè)置，其焦點(diǎn)位于圖1中O′點(diǎn)，焦距F為400mm，口徑D為200mm。該雙曲面透鏡6通過透鏡架支立在滑軌7上，并可沿滑軌7移動。
圖1中，拋物反射面5的中心與聚焦透鏡的焦點(diǎn)O′位于同一水平面上，其Y軸坐標(biāo)(即與頻率掃描反射面的距離)為D2。
拋物反射面5出射的空間平行分布的太赫茲波束的束腰平面8與雙曲面透鏡6距離din為430mm，該距離可以通過在滑軌7上移動雙曲面透鏡6找到。初級反射面5的出射平行波束經(jīng)聚焦透鏡后的出射波束在3m處 的距離面上實(shí)現(xiàn)波束聚焦，同時該聚焦波束位置隨頻率變化，束腰半徑15mm～25mm，波束掃描范圍600mm。
需要說明的是，初級反射面反射波束的束腰位置與所述聚焦透鏡焦點(diǎn)距離為din可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，但需滿足：
F＜din＜2F
其中，F(xiàn)為聚焦透鏡的焦距。
本實(shí)施例中，聚焦透鏡可在滑軌7上移動，滿足上述條件的位置可以通過在所述滑軌上移動聚焦透鏡找到。
此外，雙曲面透鏡還可以由F4B(聚四氟乙烯)、FR4、聚四氟乙烯等高分子材料，或陶瓷、玻璃材料制成，而不應(yīng)局限于上述采用聚乙烯材料制備的聚焦透鏡。
至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明太赫茲電控波束掃描光學(xué)鏈路有了清楚的認(rèn)識。
需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換。
此外，上述實(shí)施例還提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)值；并且，實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
綜上所述，本發(fā)明提供的太赫茲波束掃描準(zhǔn)光學(xué)鏈路，實(shí)現(xiàn)太赫茲波束在成像平面的聚焦，同時焦斑隨著電信號的變化而掃描。通過對成像平面的聚焦掃描可以快速得到成像平面的信息。同時，根據(jù)波束掃描饋源系統(tǒng)輻射波束的不同可以實(shí)現(xiàn)一維和二維的聚焦掃描，適用于不同的饋源，具有系統(tǒng)簡單、成本低、適用性強(qiáng)的優(yōu)勢。本發(fā)明可以應(yīng)用到太赫茲成像、區(qū)域監(jiān)視雷達(dá)、無損檢測、目標(biāo)快速識別和跟蹤等領(lǐng)域，具有較好的應(yīng)用前景。
以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。