太赫兹成像技术可以捕捉微观世界的3D图像
太赫兹3D成像技术的研究进展
拉夫堡大学的研究团队首次开创性地证实了微波成像设备能够捕捉到隐藏在微粒或 minute particles内部的三维影像（以um为尺度）。首席研究员Luana Olivieri博士表示，在这一阶段内而言该研究仍处于探索性质但其最新成果可能对癌症筛查安全以及材料科学等多个领域产生重大影响
均匀分布在三维立方体内的微小金属颗粒通过太赫兹波相机成像后与渲染图像融合
这项研究由 Marco Peccianti 教授、Luke Peters 博士、Juan S. Totero 博士以及新兴光子学研究中心（EPicX）等专家共同完成。研究表明，在微观三维空间中可利用太赫兹波来识别嵌入式物体及其特征。相关研究成果已在国际知名期刊 ACS Photonics 上发表。
未被充分研究的太赫兹波属于电磁频谱的一部分
太赫兹电磁波范围
由Olivieri博士及其EPicX团队通过创新一种名为**「时间分辨非线性鬼影成像」**的独特技术成功突破了这一瓶颈；该技术整合了一系列先进检测手段；通过操控光线及其随时间演变的过程来探测物体；他们的研究发现这种方法能够更清晰地观察到较小尺寸的物体
他们利用光学整流技术，在仅1毫米厚的碲化锌（ZnTe）片中成功生成了宽谱太赫兹脉冲序列，并将其用于照明晶体表面。自波长λ=1纳米、频率为100千赫兹、时宽为800飞秒的超快光脉冲被用于照明过程。数字微镜阵列器件（DMD）被用于对光源的空间结构进行调控，并将微米尺度的光学图案刻录到生成的太赫兹场中。由此形成的太赫兹场呈现出深度亚波长的空间分布特征，并通过直接接触样品与生成晶体的方式实现近场耦合作用。物体散射场的空间平均值被精确地检测到了傅里叶平面中心位置，并通过非线性电光采样器实时采集，并与其结合使用标准鬼影成像方法实现了完整的时空函数重建
利用TNGI方法对3D高光谱成像的概念进行了概述。
首先将一系列光学图案经过非线性转换后生成亚波长太赫兹结构场。
该过程实现了物体的照明。
随后利用单元素TDS检测装置收集了时间分辨平均散射场数据。
对于具有复杂三维结构的样品而言，
该技术使得重建结果更接近真实的源成像平面位置，
无需对时空数据进行后续处理即可实现。
在这一过程中，
基于逆向传播器技术实现体素重建过程。
其中逆传播算子W(x,y,z)用于从编码信息中提取各层体素特征。
由此，在样品的不同深度位置z处，
能够准确恢复对应于不同距离的位置特征，
从而保证了 reconstruction 的高保真度。
在他们的最新研究中,研究人员成功实现了利用太赫兹辐射捕捉3毫米×4毫米×4微米立方体图像的技术,从而实现了对微观物体细节图像的高精度构建。该成像技术不仅能够区分来自不同深度的信息,还显著提升了观察微观物体化学与物理特性的可能性,从而突破了以往无法实现的状态
Olivieri博士及其团队能够在尺寸达60微米立方体内部观察到特定特征 ，这些特征仅相当于人类头发丝的直径大小。然而其尺寸远小于常规显微镜可探测范围（约300微米以上），这也是为何传统雷达波无法有效检测如此之小的目标这一现象的原因所在。
_左上：摄取立方体中嵌入物体的摄影图像。生成的图像呈现为一个图形草图，默认显示由塑料、糖和 PTFE（一种合成聚合物）制成的不同深度嵌入物体。
右上：描绘了通过太赫兹波穿过立方体形成的三维图形草图。
下图：真实捕捉到了使用太赫兹波相机拍摄的对象，在此过程中能够清晰展示出被嵌入不同深度之内的物体特征。
这种新方法之所以能够实现的原因在于它使得我们得以观察那些通常过于微小或模糊以至于传统方法无法察觉的事物
阅读光如何穿过物体的故事往往需要相当复杂的步骤。这一过程本身具有挑战性，并且通过它我们可以解码或提取隐藏的数据信息，并进一步揭示微观尺度上不可见的物体特征。
最核心的是,太赫兹技术不仅能够穿透可见光无法透过的事物,并且能够生成高分辨率的空间图像数据.
“在医学上，太赫兹成像可用于检测和诊断肉眼不可见的皮肤癌。
在安全领域中，在保障不侵犯他人隐私的前提下，在不触碰物品的情况下，在不使用侵入性手段的情况下，在不进行实际接触的情况下，在不进行非无害搜查的情况下，在不影响他人正常生活的情况下，在避免使用强制手段的情况下，在不进行危险行为检测的情况下，在不采用侵入式检查手段时
在材料科学领域中使用太赫兹成像技术来进行新材料特性的研究，并用以识别可能对其性能产生影响的缺陷或杂质。
通过我们的工作使得我们能够将这些功能延伸至微观层面；这对于促进太赫兹技术的应用推广具有重要意义；而不仅仅局限于用于宏观尺度的无损检测应用。
EPicX主任Peccianti教授评论说：“这项工作由拉夫堡大学新兴光子学研究中心承担并开发。该中心主要关注解决重大技术经济和社会挑战，并通过整合光子学与太赫兹技术来应对这些问题。”
参考：[1] Luana Olivieri et al, Terahertz Nonlinear Ghost Imaging via Plane Decomposition: Toward Near-Field Micro-Volumetry, ACS Photonics (2023).
虹科太赫兹成像方案
虹科推出多类 THz 成像方案, 其中包含多样化的频段选择与多层次分辨率支持, 可广泛应用于实验室与工业领域的非破坏性检测。
虹科TeraScan100亚太赫兹雷达
基于 FMCW 雷达技术的深度 3D 亚太赫兹扫描仪，完整成像方案；
输出波段展现出良好的穿透性能，在岩石类样品中实现了内部检测功能。
在x-y-z运动平台上实现了大尺寸样本（如300x300mm）的采集工作。
结合定制设计的可更换光学组件后组成了1.8毫米的空间分辨率系统。
该雷达信号处理算法能在100 ms的一次测量中达到60 dB以上的动态范围，并可实现岩石类试样的深度成像分析，以便观察其表面之下存在的缺陷及其各类形态特征。
虹科TeraEyes-HV太赫兹成像系统
多功能、实时太赫兹成像系统，适用于全场高分辨率应用；
基于量子级联激光器工作原理，在高频段（2至5太赫兹）范围内工作的TC 2000型太赫兹源与完整的太赫兹相机组合形成的系统能够达到最佳分辨率，并且实现了对生物组织细节进行高分辨率探测的能力
太赫兹相机每秒捕捉50张图像序列，并具备生物组织的实时穿透成像功能；通过观察其内部细节信息后可完成三维重建效果。
基于各种实验条件和需求可以选择反射型或透射型成像模式；通过编程调节照明面积能够适应多种潜在的太赫兹探测需求
虹科TeraCascade100太赫兹源
基于量子级联激光技术的高频太赫兹源；
单一频率连续波输出方案中，输出功率达到一百微瓦，并基于液氮制冷技术构建了经济高效的QCL光源系统，在相关领域的太赫兹成像研究中具有重要应用价值
虹科亚太赫兹多功能雷达
基于GaAs肖特基二极管倍频器原理的FMCW雷达；
150G的工作频率范围对岩石类材料表现出极佳的穿透能力，并经过实验验证可穿透厚度达10厘米。
FMCW技术原理不仅具备采集深度信息的能力，并且能够显示岩石内部不同深度位置的裂缝和孔隙等形貌信息；该技术的空间分辨率达到了2毫米。
具备测定厚度并进行材料鉴定的功能；体积较小且模块化设计的单体设备上集成了操作臂，适用于实验室、场外检测等多种应用场景。