本發(fā)明涉及一種檢測裝置，特別涉及一種基于太赫茲波的背向激光遠距離檢測危險物品的裝置。

背景技術(shù)：

太赫茲波是指頻率在0.1-10 THz范圍（波長在0.03 到3 mm范圍）的電磁波（1 THz=10¹² Hz），在電磁波譜中位于微波與紅外輻射之間。太赫茲波特殊的電磁波譜位置使得它具有許多獨特的優(yōu)點，例如光子能量低－在毫電子伏特量級；不會對生物組織產(chǎn)生有害的光致電離；很多物質(zhì)在該波段都有很強的吸收和色散，可以用于鑒別不同物質(zhì)等。

背向激光是飛秒激光以氣體分子作為介質(zhì)在聚焦形成拉絲的過程中產(chǎn)生與原光線傳播方向相反的激光輻射。利用背向激光反向傳輸?shù)奶匦?，可以彌補普通激光只能向前傳輸，需要在遠場才能進行檢測的缺點，通過在遠場聚焦形成拉絲產(chǎn)生背向激光，可以將遠場處的待測信息攜帶回來使得檢測可以在近場進行。

利用太赫茲波對危險物品進行檢測，就是利用危險物品中某些物質(zhì)對太赫茲輻射傳播存在一定的非協(xié)作性，也稱之為吸收衰減。待測物品中的某些特定物質(zhì)，其內(nèi)部的原子本身會存在振動和轉(zhuǎn)動，這些振動和轉(zhuǎn)動所在的頻段正好是太赫茲波段，太赫茲輻射與這些振動和轉(zhuǎn)動實現(xiàn)共振，從而得到諸多吸收峰，實現(xiàn)找到判定某一不確定物質(zhì)的一個或多個指標。攜帶該物質(zhì)特性的太赫茲波通過影響待測物體周圍的氣體環(huán)境，影響生成的背向激光，從而待測物體的相關(guān)信息由背向激光傳回并被識別。

當前利用太赫茲波進行樣品檢測的方法通常是利用太赫茲時域光譜探測系統(tǒng)、傅里葉紅外光譜儀、返波管等。太赫茲時域光譜探測系統(tǒng)需要將探測光與太赫茲波共同會聚在電光晶體或半導體天線上，再通過EO探測，使太赫茲波的吸收峰得到顯示；傅里葉紅外光譜儀需要在真空環(huán)境下檢測；返波管的探測系統(tǒng)需要將太赫茲波會聚到高萊管上進行探測。這些方法或設(shè)備都要求待測物品需要放置在系統(tǒng)內(nèi)部，無法實現(xiàn)遠距離探測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對現(xiàn)在太赫茲波檢測裝置對遠距離待測物品無法實現(xiàn)探測的問題，提出了一種基于太赫茲波的背向激光遠距離檢測危險物品的裝置，采用了太赫茲發(fā)射系統(tǒng)，激光聚焦和背向激光探測系統(tǒng)，角度可調(diào)諧反射鏡，通過背向激光將太赫茲波所攜帶的物品信息傳播回來，實現(xiàn)遠距離對危險物品的檢測。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于太赫茲波的背向激光遠距離檢測危險物品的裝置，包括激光光源、分束片、第一反射鏡、延時系統(tǒng)、第二反射鏡、四分之一波片、激光聚焦系統(tǒng)、待測物品、第三反射鏡、太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)、角度可調(diào)諧反射鏡、雙色分光鏡片和背向激光探測系統(tǒng)；

激光光源輸出的超短脈沖激光經(jīng)由分束片分為兩束，反射光束經(jīng)第一反射鏡后，通過延時模塊，再經(jīng)過第二反射鏡和四分之一波片進入激光聚焦系統(tǒng)，會聚的光透過雙色分光鏡片后，聚焦于遠距離待測物品附近，電離待測物品附近氣體介質(zhì)形成拉絲，產(chǎn)生背向激光，產(chǎn)生的背向激光原路返回再經(jīng)過雙色分光鏡片，被反射進入背向激光探測系統(tǒng)；

經(jīng)過分束片的透射光通過第三反射鏡進入太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)，輻射出準直的太赫茲波通過角度可調(diào)諧反射鏡，將太赫茲投射到待測物品上，被待測物品透過或反射出的太赫茲波將攜帶待測物品的相關(guān)信息，同時太赫茲波影響周圍環(huán)境氣體的屬性，待測物品的相關(guān)信息由背向激光傳回背向激光探測系統(tǒng)并被識別監(jiān)測，實現(xiàn)遠距離危險物品檢測。

所述激光聚焦系統(tǒng)由透鏡組合或拋物面鏡組合而成，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)后的超快激光在遠場電離氣體產(chǎn)生強聚焦拉絲，產(chǎn)生背向激光，其傳播方向與激光光源原始傳播方向相反。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明基于太赫茲波的背向激光遠距離檢測危險物品的裝置，可以通過背向激光傳回太赫茲波譜所攜帶的待測物品信息，從而實現(xiàn)太赫茲、背向激光遠距離檢測危險物品，裝置簡單，容易操作，應(yīng)用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于太赫茲波的背向激光遠距離檢測危險物品的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示基于太赫茲波的背向激光遠距離檢測危險物品的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括激光光源1,分束片2，第一反射鏡3，延時系統(tǒng)4，第二反射鏡5，四分之一波片6，激光聚焦系統(tǒng)7，待測物品8，第三反射鏡9，太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)10，角度可調(diào)諧反射鏡11，雙色分光鏡片12，背向激光探測系統(tǒng)13。激光光源1輸出的超短脈沖激光經(jīng)由分束片2分為兩束，反射光束經(jīng)第一反射鏡3后，通過延時模塊4，再經(jīng)過第二反射鏡5和四分之一波片6進入激光聚焦系統(tǒng)7，會聚的光透過雙色分光鏡片12后，聚焦于遠距離待測物品8附近，即激光聚焦系統(tǒng)焦點在待測物品8附近。焦點處產(chǎn)生的背向激光原路返回再經(jīng)過雙色分光鏡片12，被反射進入背向激光探測系統(tǒng)13；另一部分透過分束片2的光束通過第三反射鏡9進入太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)10，輻射出準直的太赫茲波通過角度可調(diào)諧反射鏡11，將太赫茲投射到待測物品8上。被待測物品透過或反射出的太赫茲波將攜帶待測物品的相關(guān)信息，而太赫茲波又會影響周圍環(huán)境氣體的屬性，從而影響激光在氣體環(huán)境中聚焦時所生成的背向激光。最終，待測物品的相關(guān)信息由背向激光傳回背向激光探測系統(tǒng)13并被識別監(jiān)測，從而實現(xiàn)基于太赫茲波的背向激光遠距離檢測危險物品。

在下面的實施例子中，以中心波長800nm的飛秒激光在空氣介質(zhì)中會聚輻射出太赫茲波，利用圓偏振光聚焦產(chǎn)生背向激光為例，其他波段、其他太赫茲波輻射方法以及其他氣體介質(zhì)與該實施方法一致。

激光器輸出光中心波長為800nm，光譜范圍780-820nm，脈沖寬度為130fs，重復頻率1KHz，具體實現(xiàn)太赫茲、背向激光遠距離檢測危險物品的過程如下：從激光光源1輸出的超短脈沖激光經(jīng)分束片2（分束的透射與反射比例為2:8）分為兩束，反射光束經(jīng)第一反射鏡3后，通過延時模塊4，再經(jīng)過第二反射鏡5和四分之一波片6進入激光聚焦系統(tǒng)7，會聚的光透過雙色分光鏡片12（透800nm反射337nm）后，聚焦于遠距離待測物品8的附近，電離待測物品附近氣體介質(zhì)形成拉絲，產(chǎn)生背向激光（波長337為nm），背向激光與原光源傳播方向相反，再經(jīng)過雙色分光鏡片12反射背向激光進入探測系統(tǒng)13；另一部分透過分束片2的光束通過第三反射鏡9，進入太赫茲波發(fā)射系10，圖2所示太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，依次通過內(nèi)部的聚焦透鏡10-1和倍頻晶體10-2形成空氣等離子體，輻射出的錐形太赫茲波通過太赫茲透鏡10-3后變成準直的太赫茲波，輻射出準直的太赫茲波通過角度可調(diào)諧反射鏡11，將太赫茲波投射到待測物品8上，被待測物品透過或反射出的太赫茲將攜帶待測物品的相關(guān)信息，而太赫茲波又會影響周圍環(huán)境氣體的屬性，從而影響激光在氣體環(huán)境中聚焦時所生成的背向激光。最終，待測物品的相關(guān)信息由背向激光傳回背向激光探測系統(tǒng)13并被識別監(jiān)測，從而實現(xiàn)基于太赫茲波的背向激光遠距離檢測危險物品。

通過轉(zhuǎn)動角度可調(diào)諧反射鏡，可以將太赫茲波投射至不同距離的待測物品處；所述激光聚焦系統(tǒng)可由透鏡組合或拋物面鏡組合而成，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)后的超快激光在遠場電離氣體產(chǎn)生強聚焦拉絲，產(chǎn)生背向激光，其傳播方向與激光光源原始傳播方向相反；所述太赫茲波發(fā)射系統(tǒng)，其太赫茲可由半導體天線，電光晶體，倍頻晶體等方式產(chǎn)生，輻射出的錐形太赫茲波通過太赫茲透鏡或拋物面鏡后變成準直的太赫茲波。