太赫兹成像技术及其应用 
下载： 832次特邀综述【增强内容出版】
1 引言
太赫兹（THz）波是指频率为0.1~10 THz（1 THz=1012 Hz），波长在3 mm~30 μm范围内的电磁波。其具有诸多优点：低光子能量，不会对生物组织造成电离损伤；许多生物大分子在此频段表现出强烈的吸收和谐振，因此显示出物质的“指纹谱”特性；能够穿透非金属、非极性物质；对水分具有敏感的吸收特性。因此，THz技术在生命科学、通信技术及物理科学等领域具有广阔的应用前景。
THz成像技术结合了光谱与成像的共同优势，既可以对物质的形貌进行测量，又可以通过数字信号处理和频谱分析等方法对物质的THz光谱响应特性进行分析，目前已成为THz技术最重要的应用之一。随着THz波谱检测技术的飞速发展，各种原理和结构的THz成像技术被不断提出和研究。根据成像系统中辐射源的不同，THz成像技术可以分为脉冲THz成像技术和连续THz成像技术。其中，连续THz成像技术结构较简单且成像速度较快，但这种成像方式只能获得样品的强度信息；而基于时域光谱的脉冲THz成像技术虽然较复杂，但可获得样品的振幅、相位、折射率和介电常数等光学参数。随着THz辐射源和探测装置的不断发展，THz成像技术在成像速度、成像分辨率、成像维度和成像灵敏度等方面都有了较高的提升。在成像速度方面，成像方式由最初的逐点扫描逐渐向线阵扫描［1］和面阵扫描［2］方面发展，后又衍生了基于面阵扫描的快速重构技术，在此基础上，振镜［3］、基于振镜和多面转镜设计的f‑θ扫描装置［4］和光栅［5］等一系列提高成像速度的技术方法被报道。为了在保持较高成像分辨率的同时进一步提高成像速度，基于压缩感知的THz成像技术［6-7］被提出，该技术突破了采样定理的限制，实现了高速的THz成像与重构，为实现高性能成像提供了思路。成像分辨率是决定成像能力的重要指标。由于THz波的波长较长，受衍射极限的限制，传统的成像方式无法获得较高的成像分辨率，为了突破衍射极限，发展了基于微米量级的孔径装置或微纳结构材料的THz近场成像技术，这种成像方式能够突破衍射极限，获得亚波长分辨图像，但是近场成像需要设计精细微结构，增大了实验难度，且其聚焦光斑较小，需设置较小的成像步长，但会导致成像时间较长。因此，Chernomyrdin等［8］利用高折射率材料制成的固体浸没透镜，通过增加系统的数值孔径来提高系统的成像分辨率，该方法较简单易实现，为实现高分辨率成像提供了新的研究方向。成像灵敏度是影响成像质量的关键因素。为了提高成像灵敏度，基于倏逝波（evanescent wave）的THz衰减全反射（THz-ATR）成像技术被提出［9］，这种成像方式适用于液体样品测量，拓宽了THz波成像技术的应用领域。除此之外，THz偏振成像［10］、纳米颗粒辅助的THz成像［11］、基于穿透增强辅助试剂的THz成像［12］、基于频率上转换探测的THz成像［13］等多种成像技术相继被报道。
本文对THz成像技术的发展现状进行综述，分别从脉冲THz成像技术、连续THz成像技术、THz近场成像技术及THz实时成像技术4个方面进行介绍，总结了多种THz成像技术的发展历程和技术路线，从成像方式、成像速度、成像分辨率和适用场景等多个角度分析并归纳了各种THz成像技术的优势与不足，并介绍了THz成像技术在安全检查、无损检测及生物医学领域的应用。最后，讨论并展望了THz成像技术的未来发展趋势。
2 太赫兹成像技术
与其他波段的电磁辐射一样，THz波可以对物体进行成像，并且THz波具有高穿透性、低能性等特性，因此在成像方面THz波段比其他波段更具优势。THz成像的基本原理是：THz波照射待测样品，通过分析待测样品的透射信号或反射信号中包含的信息（振幅、相位或强度信息），从而得到样品的THz图像。随着THz辐射源和探测技术的发展，多种不同模式的THz成像技术被逐渐提出和研究，主要包括脉冲THz成像技术、连续THz成像技术、THz近场成像技术和THz实时成像技术。
2.1 脉冲太赫兹成像
脉冲THz成像技术的基本原理是：THz脉冲经检测目标后，探测脉冲的时域光谱并对其进行傅里叶变换，从而获取检测目标的频域光谱信息，进一步可以分析THz波与检测目标作用后的强度和相位信息。通过在脉冲THz成像系统中设置一个移动平台，利用移动平台对检测目标进行扫描控制，同时对透射或反射的THz时域信号进行同步数据采集，在每个位置获得的时域信号即为脉冲THz成像的像素信息，后期对其进行频谱分析，可以获得强度和相位信息，最后进行重构得到对应强度或者相位图像。因此，脉冲THz成像具有信噪比较高的优点。
1995年，美国贝尔实验室的Hu和Nuss［14］搭建了第一套基于THz时域光谱（THz-TDS）系统的二维透射式THz光谱成像系统，通过算法提取了样品的相位和振幅信息，实现了对树叶和芯片的逐点扫描成像，该系统的光路与实验结果如
图 1. 基于THz-TDS的成像系统及其应用［14］。（a）基于THz-TDS系统的二维透射式THz光谱成像系统示意图；（b）塑料包装的半导体集成电路的THz图像；（c）新鲜叶片的THz图像
Fig. 1. Imaging system based on THz-TDS and its application[14]. (a) Schematic of a two-dimensional transmission THz spectral imaging system based on THz-TDS system; (b) THz image of a semiconductor integrated circuit packaged by plastics; (c) THz image of a fresh leaf
随着THz产生技术的不断发展，从最初通过光电导［16-17］或光整流［18］的方式获得宽带THz脉冲，发展出了使用聚焦的飞秒激光将焦点位置处的空气电离，形成空气等离子体，再利用其中的光学非线性效应产生THz脉冲信号的新方式［19］。
为了进一步提高成像系统信噪比，2001年，Johnson等［20］搭建了反射式脉冲THz成像系统，该系统通过引入相位转换技术，大大提升了信噪比和深度分辨率，从而极大地改善了成像效果，系统分辨能力可达相干长度的2%。2008年，Banerjee等［21］搭建了脉冲THz扫描成像系统，利用THz波对纸张中水分变化较为敏感而对纤维的散射不敏感这一特性，对纸张中的含水量进行检测，检测结果具有较高精度。然而，这种传统的THz-TDS扫描成像系统不仅分辨率较低，且需要通过获得样品每个位置的整个时域光谱信息进行成像，这导致成像时间较长，成像质量较差。针对这一问题，Yasui等［22］提出了脉冲焦线成像系统，其光路如
图 2. 脉冲THz成像系统及其应用。（a）脉冲THz焦线成像系统示意图［22］；（b）牙齿组织的THz光谱图像［23］
Fig. 2. Pulsed THz imaging system and its application. (a) Schematic of pulsed THz wave focal line imaging system[22]; (b) THz spectral images of tooth sample[23]
为了进一步拓展脉冲THz成像技术的应用领域，2013年，Wojdyla等［9］基于高阻硅棱镜搭建了点扫描脉冲THz-ATR成像系统，如
为了进一步获取样品内部的细节信息，偏振成像作为一种新型成像技术在近几年得到迅速发展，其不仅可以像强度成像一样对样品进行强度信息的表征识别，同时还可以获取被测样品的偏振信息，并在原有图像基础上进行数字图像处理、增强和融合，最终得到可视化的偏振图像，根据偏振图像对目标特征进行提取。这种成像方法能够有效消除背景噪声，提高图像对比度，提升成像系统对待测样品的检测识别能力。2010年，Zhang等［24］将石英晶体作为偏振敏感器件，利用其对两个THz偏振分量的时间延迟不同这一特性，对绝缘泡沫塑料的偏振信息进行测量。2017年，Moriwaki等［25］利用THz-TDS系统对黑色橡胶的偏振信息进行测量，根据样品厚度以及穿过样品的THz波正交分量之间的振幅和相位差，确定样品的双折射程度和慢光轴角度，并利用蒙特卡罗模拟将样品的双折射数据转换为样品内部应变的数量和方向，进而将样品的双折射特性与其变形程度相关联，实现对可见不透明黑色橡胶内部三轴应变的无损成像。为了在获取偏振信息的同时提高成像分辨率，2018年，上海理工大学的Zang等［26］基于超表面波前调控原理，设计了手性依赖的超表面结构，并结合相干效应将聚焦的等离激元发射至自由空间，形成了单频点偏振可控且突破衍射极限的THz超聚焦光斑，半峰全宽（FWHM）约为0.38λ，如
图 4. THz偏振成像。（a）~（c）右旋偏振光、线偏振光和左旋偏振光照射下的THz超聚焦［26］；（d）不同偏振下THz波的超聚焦光斑沿x轴的归一化分布［26］；（e）具有偏振旋转功能的多焦点超表面透镜示意图［27］；（f）~（g）样品在不同焦点处的THz高分辨图像［27］
Fig. 4. THz polarization imaging. (a)‒(c) THz super-focusing under the illumination of right-hand polarization (RCP) light, linear polarization (LP) light, and left-hand polarization (LCP) light[26]; (d) normalized distribution of superfocal spot along the x-axis of THz waves under different polarizations[26]; (e) schematic of a multifocal metasurface lens with polarization rotation function[27]; (f)‒(g) THz high-resolution images of samples at different focal points[27]
2.2 连续太赫兹成像
连续THz成像技术的基本成像原理是：在对检测目标进行THz成像时，检测目标内部的结构对入射的THz波具有吸收、反射和散射等效应，会影响THz波传输过程中电磁场的强度，从而导致THz波强度发生变化，不同位置探测到的强度构成的数据阵列即构成了检测目标的THz图像。因此，连续THz成像的实质是一种强度成像。通过测量样品不同位置的THz强度信号获得成像像素，进而像素显示为不同颜色或明暗来反映物体的形状、缺陷或其他信息。连续THz成像系统通常采用输出功率较高的THz辐射源进行成像。当采用频率较高的THz辐射源进行成像时，其成像分辨率和信噪比较高，并且还具备结构紧凑简单、成像速度快等优点。根据成像方式不同，可以将THz扫描成像分为透射成像、反射成像和衰减全反射成像。
在各种成像模式中，透射式THz扫描成像最早被研究和实现。与其他THz成像模式相比，透射式THz扫描成像作用机理相对简单，采用有无样品信号之比直接获得样品透过率。因此，透射式扫描成像方式对样品厚度有所要求，对于对THz波吸收较小的样品，可直接将待测样品置于检测光路中进行成像；对于对THz波吸收较大的样本，如生物样本，需进行切片处理。由于THz光束在样品表面具有正入射性，通过扫描探测能够得到样品另一侧的强度信息。2005年，美国伦斯勒理工学院THz实验室［28］率先研发出了连续THz成像系统。2006年，Gompf等［29］提出了基于固体浸没透镜技术的透射式连续THz成像系统，系统分辨率可达310 μm，实现了对树叶和石蜡包埋的马的食道癌的THz成像，为连续THz成像技术开辟了一条新道路。
2017年，Qin等［30］采用工作频率为900 GHz的THz辐射源（DET-900 GHz）搭建了透射式连续THz逐点扫描成像系统，系统光斑尺寸约为6 mm，分别对热丝电阻、隐藏在信封中的刀片、银行卡和树叶进行了扫描成像，分别获得了不同样品内部的图像信息。2018年，本课题组［31］采用工作频率为2.52 THz的连续THz气体激光器搭建了透射式连续THz扫描成像系统，并对厚度为40 μm的新鲜大鼠脑组织进行了扫描成像，如
图 5. 连续THz透射成像［31］。（a）透射式THz波成像系统示意图；（b）刀口法测量成像系统分辨率
Fig. 5. Continuous THz transmission imaging[31]. (a) Schematic of THz transmission imaging system; (b) resolution of the imaging system measured by knife-edge method
透射成像存在无法保证样本完整性的缺点，且样品制备难度较大，因此反射成像被提出。2003年，Zhang等搭建了第一套小型化连续THz反射成像系统，迈开了反射式连续THz成像技术研究的步伐［34］。2004年，Darmo等［35］首次报道了THz-QCL搭建的反射式连续THz成像系统，并基于该系统开展了石蜡包埋的大鼠脑切片的成像实验，THz图像中的大鼠脑部细节清晰可辨。2018年，Chernomyrdin等［8］通过将固体浸没透镜技术应用于反射式THz成像系统，有效提升了成像分辨率。与透射式系统不同，反射式系统可以精确地调整固体浸没透镜的位置，从而使焦点精准聚焦在像面上，将成像系统分辨率进一步提升至0.15λ~0.3λ。为了避免物体表面不平整或具有一定倾斜角造成的THz图像不均匀问题，Chernomyrdin等［8］设计了一个半球透镜，使THz波在与组织接触的硅透镜表面发生全反射，样品成像窗口和半球透镜均采用高阻硅制成，样品成像窗口与透镜之间的空气隙不会对成像质量产生影响，如
图 6. 基于固体浸没透镜的反射式连续THz成像系统示意图［8］
Fig. 6. Schematic of continuous reflective THz imaging system based on solid immersion lens[8]
基于倏逝波的ATR成像可降低生物组织形貌和体液对THz检测灵敏度的影响，有望实现术中原位成像。ATR模式在THz光谱检测方面已经历了长期的发展，已普遍用于细胞和病变组织的检测。然而THz-ATR成像技术的研究起步较晚。2010年，Gerasimov等［36］将自由电子激光器作为辐射源，首次搭建了THz-ATR成像系统，该系统采用热辐射阵列探测器对酒精滴入水的过程进行了实时成像，证明了ATR模式用于THz成像的可能性。2017年，本课题组［37］首次搭建了基于垂直点扫描的连续THz-ATR成像系统，该系统采用光泵浦THz气体激光器和在室温工作的Golay Cell分别作为THz辐射源和探测器，成像系统分辨率达578 μm，这也是首次报道的高分辨率THz-ATR成像。进一步，实验发现p偏振THz波可获得稳定的样品反射信号和高对比度成像，并实现猪肉中脂肪和肌肉组织的明显区分。在此基础上，本课题组［38］对该成像系统进行了优化研究，采用水平点扫描的方式进行成像，避免了全反射棱镜内部二次反射和棱镜偏转对成像结果的影响，通过使用底角在31°以下的ATR棱镜和p偏振的THz波，将成像误差降至最小。2021年，本课题组［39］通过理论研究成像角度对THz反射信号和ATR穿透深度的影响，获得了适用于反射和ATR成像的THz波成像角度，通过反射窗口和ATR棱镜快速切换的方式，实现了共光路连续THz反射和ATR双模式成像，如
图 7. THz反射及衰减全反射成像［39］。（a）共光路连续THz反射和ATR成像系统示意图；（b）采用石英和高阻硅材料制成的成像窗口时，连续THz反射和ATR成像系统的分辨率
Fig. 7. THz reflection and ATR imaging[39]. (a) Schematic of common path continuous THz reflection and ATR imaging system; (b) resolution of continuous THz reflection and ATR imaging system when using imaging windows made of quartz and high resistance silicon materials
2.3 太赫兹近场成像
由于THz波的波长较长，成像受到衍射极限限制，无法满足高精度测量要求。为了进一步利用THz成像技术探究微纳尺度下的科学问题，提高THz成像的分辨率是十分必要的。THz近场成像技术是突破传统THz成像技术衍射极限、获得更高空间分辨率的有效方式。传统THz成像技术探测传播信号时，亚波长尺度细节信息在传播信号中占比很小，且随着传播距离的增加而迅速衰减，因此传统THz成像技术无法对亚波长尺度细节信息进行检测。近场成像通过获取并利用THz电磁场中的隐矢波来实现衍射极限的突破，并通过对THz波进行局域增强或增透来实现成像性能的进一步提升。目前实现THz近场成像的技术方法主要有基于亚波长尺寸孔径的THz近场成像技术［40-41］、亚波长尺寸针尖局域增强THz近场成像技术［42-54］、亚波长聚焦的THz近场显微成像技术［46-50］、基于微纳结构材料制成的THz超透镜的THz近场成像技术［51-54］等。本文主要对样品与针尖耦合系统的相互作用及其对THz探测信号的影响、探针尺寸结构的设计、THz波经微孔衍射和微纳结构传输及调控等过程的模型建立等内容开展研究。
1998年，Hunsche等［55］利用THz波对高阻硅基底上的金线结构进行成像，THz波经铝制探针锥形尖端通光孔径局域后近场照明样品，首次实现了THz波段的近场成像，利用波长为220 μm的THz波得到了50 μm的图像分辨率，如
图 8. 基于孔径的THz近场成像。（a）物理孔径型THz近场成像［55］；（b）动态孔径型THz近场成像［56］
Fig. 8. Aperture-based THz near-field imaging. (a) Physical aperture-based THz near-field imaging[55]; (b) dynamic aperture-based THz near-field imaging[56]
基于针尖的成像方式也是THz近场成像的重要组成部分，THz波通过照射亚波长尺寸的针尖形成局部THz电场，通过对样品进行近场照明得到带有样品细节信息的隐矢波，针尖对隐矢波进行耦合并转化为传播波，由探测器在远场对其探测。2003年，Chen等［59］基于针尖散射的无孔扫描近场成像理论，实现了针尖扫描的THz近场成像，在2 THz处实现了150 nm的分辨率，表明了THz近场成像技术对生物样品进行细胞水平成像或对单个亚微米半导体器件进行成像检测的可行性。在此基础上，Moon等［43］使用原子力显微镜来控制针尖与样品表面之间的距离，利用宽带脉冲THz波对内嵌在介质膜层中的金属光栅进行近场成像，获取其亚表面信息，如
图 9. 基于针尖的THz近场成像［43］。（a）针尖型THz近场成像系统；（b）THz近场峰值强度图像和原子力显微镜（AFM）拓扑图
Fig. 9. Tip-based THz near-field imaging[43]. (a) Needle-type THz near-field imaging system; (b) THz near-field peak intensity image and AFM topography
在THz近场成像技术中，探针的制作、针尖与样品之间的距离控制、成像光路的设计与搭建等均存在一定的复杂性，操作要求较高；虽然可以通过使用原子力显微镜等来降低操作难度，但成本较高；同时，受限于半导体或电光晶体等材料，部分近场成像技术的应用范围的扩展受到限制。近年来，有关THz超透镜的研究越发丰富，超透镜在对大面积样品进行快速扫描的同时能够同时实现高分辨率成像，因此基于超透镜的THz近场成像存在较大的发展空间。2005年，Belov等［60-61］首次利用周期金属线进行仿真得到了λ/6的近场超分辨率，并进行了实验验证。随后，该团队［62-63］将透镜的长度延长至几个波长，通过将金属线设计为放射状，实现了远场超分辨率成像。2007年，该团队［64-65］首次将成像方法应用在THz和红外波段，通过仿真得到了λ/10的分辨率。2012年，亚琛工业大学Li等［66］设计了具有双层石墨烯结构的THz超透镜，如
图 10. 基于微纳结构调控的THz近场成像。（a）双层石墨烯结构对金属狭缝的识别［66］；（b）单层石墨烯结构的THz超透镜［67］；（c）基于扇形调制结构的石墨烯双曲超透镜［68］
Fig. 10. Micro-nano-structure-control-based THz near-field imaging. (a) Recognition of metal slits by double-layer graphene structure[66]; (b) THz superlens with single-layer graphene structure[67]; (c) graphene hyperbolic superlens based on sector modulation structure[68]
THz超透镜是一种基于各种超材料设计的平面成像器件，它可以在实现大面积快速成像的同时，通过增强携带样品信息的隐矢波实现超分辨率成像。因此，超透镜在亚波长聚焦、隐矢波放大从而突破衍射极限的THz近场成像上更具优势和应用价值。此外，超材料的微纳结构设计对THz波的亚波长聚焦、超衍射传输及耦合增强等方面都有重要意义。
2.4 太赫兹实时成像
随着THz逐点扫描成像技术的不断发展，其耗时较长这一缺点限制了此技术的实际应用。并且，这种成像方式是对样品上每个局部区域进行成像测量的，因此无法更好体现样品与THz相互作用时的动态特征信息。为了更好地体现样品的图像信息，1996年，美国伦斯勒理工学院Wu等［69］提出并搭建了基于电光采样方法的脉冲THz实时成像系统，光路系统如
图 11. 基于电光采样方法的THz脉冲实时成像系统示意图［69］
Fig. 11. Schematic of THz pulse real-time imaging system based on electro-optic sampling method[69]
为了进一步提高THz实时成像性能，消除探测晶体材料本身缺陷对电光采样实时成像的影响，2007年，Hattori等［70］对探测晶体自身的光学性质缺陷和光波散射所造成的图像畸变进行数据处理，实现了THz实时成像质量的优化。同年，Yasuda等［71］搭建了透射式THz实时成像系统，采用CMOS相机分别对水管中的水滴的移动过程和塑料片中的书钉进行了实时成像观测。此外，美国麻省理工学院的Werley等［72］提出了一种新型的脉冲THz实时成像系统，利用飞秒激光的基频光和倍频光照射嵌入待测样品的LiNbO3晶体，从而观测到了THz波在LiNbO3晶体中的衍射过程，为THz实时成像技术提供了新的研究思路。2022年，南京大学冯龙呈等［73］利用光整流和波前倾斜技术产生的强场THz波，设计搭建了基于电光探测的实时THz近场光谱成像系统，如
图 12. THz实时成像［73］。（a）THz 实时成像系统结构示意图；（b）THz 实时成像原理示意图
Fig. 12. THz real-time imaging[73]. (a) Schematic of THz real-time imaging system; (b) schematic of THz real-time imaging principle
除此之外，基于连续THz辐射源的THz实时成像系统也得到了一定发展。2008年，Yang等［74］首次利用PY-III型热释电焦平面阵列开展了工作频率为1.89 THz的连续THz实时成像技术研究。此后，哈尔滨工业大学Yao等［75-77］基于相同型号的热释电焦平面阵列，搭建了连续THz实时成像系统，并开展了不同工作频率下（1.63 THz、2.45 THz、2.52 THz）的透射式连续THz实时成像技术研究，成像分辨率可达0.6 mm。此系统具有功耗小、成本低、成像质量好等优点，但探测器响应速度较慢，需要使用斩波器作为辅助。为了进一步提高系统的响应速度和灵敏度，2016年，Han等［78］基于InGaAs肖特基二极管（SBD）阵列探测器搭建了THz实时成像系统，其平均响应率可达98.5 V/W，噪声等效功率（NEP）约为10-10 W/Hz1/2。
3 太赫兹成像技术的应用
随着THz技术研究的不断深入发展，越来越多的国家认识到其研究的重要性。2004年，THz技术首次被美国政府评为“改变未来世界的十大技术”之一；2005年，日本将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首。THz技术被称为21世纪最重要的新兴学科之一。我国虽然在THz技术领域的研究起步时间较晚，但对其给予了高度重视。近年来，在各国的大力支持下，THz技术得到了极大的发展。其中，THz成像技术因表现出的优异特性，在目标雷达成像、安全检查、无损检测、生物医学等众多领域具有巨大的应用价值。
3.1 安全检查
传统的X射线安检设备由于产生的电离能量较高，对人体健康的危害较大；采用磁电特性的金属安检门无法对瓷质危险品和特殊材料制成的炸药进行检测。而THz波对大部分干燥、非金属和非极性物质具有很好的穿透能力，能够对隐藏在包裹、信封和衣服中的危险品进行有效探测识别，且具有单光子能量低的优点，不会对人体产生伤害，非常适合于安全检查领域。2003年，Kawase等［79］利用THz成像技术成功检测和识别出隐藏在信封中的非法药物，该系统基于THz参量振荡器（TPO）对甲基苯丙胺、摇头丸、阿司匹林等药物样品进行多光谱成像，通过获得透射THz图像，进而确定药品在信封中的空间分布。2005年，美国伦斯勒理工学院的Karpowicz等［80］搭建了可应用于安检的小型化连续波THz成像系统，利用此系统实现了对隐藏在公文包中刀具的成像检测。2007年美国喷气推进实验室（JPL）研制了第一代全固态的高分辨率THz主动成像系统，利用将雷达技术与主动式THz成像技术相结合的方式获取三维信息。
除此之外，基于被动式THz成像技术的安检系统也取得了较大进展。2009年，英国Digital Barriers公司开发了一种新型THz安检系统ThruVision T4000，该系统能够在3~15 m的安全距离内对人群进行成像，并可以快速检查出隐藏在复合材料、金属、塑料、液体内的炸弹或其他危险物品［81］，如
图 13. THz安检系统。（a）Digital Barriers公司研制的THz安检系统［81］；（b）中国电科38所研制的THz安检系统［82］
Fig. 13. THz security inspection system. (a) THz security inspection system developed by Digital Barriers[81]; (b) THz security inspection system developed by China Electric Power 38 Institute[82]
3.2 无损检测
THz波在非极性材料中具有高透过率的优势，能够穿透较厚的泡沫等材质，并对其内部缺陷进行探测，可以为航空航天设备、飞机、卫星等提供安全保障。2003年，美国“哥伦比亚号”航天飞机因外置燃料箱泡沫隔离层发生脱粘事故，美国伦斯勒理工学院Zhang等对一系列预先设置缺陷的泡沫样品进行了THz成像检测，结果表明，THz成像技术能够识别出绝大多数缺陷，而这类缺陷是X射线和超声波等传统的无损探伤技术很难发现的。因此，THz无损检测技术被NASA列为四大常规检测技术之一。2005年，美国伦斯勒理工学院Karpowicz等［80］分别利用透射式和反射式THz成像系统对泡沫中的缺陷进行了检测，如
图 14. THz成像技术在无损检测中的应用［80］。（a）反射式连续THz成像系统示意图；（b）透射式连续THz成像系统示意图；（c）泡沫样品的实物图和样品的缺陷示意图
Fig. 14. Application of THz imaging technology in non-destructive testing[80]. (a) Schematic of reflective continuous THz imaging system; (b) schematic of transmission continuous THz imaging system; (c) photograph of the foam sample and defect map of the sample
3.3 生物医学
THz波在生物医学研究中具有低能性、水敏感性、指纹谱特性，且覆盖了很多生物大分子的振动和转动频率，在生物医学成像检测领域具有广阔的应用前景。1999年首次实现了THz波对烧伤组织的成像检测研究，自此，国内外多个研究团队分别对THz波成像技术在生物医学领域的应用展开研究，
图 15. 不同生物组织的THz成像检测研究现状
Fig. 15. Current status of research on THz imaging detection for different biological tissues
3.3.1 癌症组织
由于THz波对水分较为敏感，因此早期THz波通常用于体表或干燥样品的成像检测。2001年，德国法兰克福大学的Löffler等首先对犬的皮肤癌组织进行了THz成像研究［29］，此后，癌症的THz成像检测技术得到愈发关注。2003年，Woodward等［84］首次对人体基底细胞癌进行了THz成像检测，其检测出的癌症位置与病理学分析结果一致，表明THz成像技术可以用于癌症组织的检测。2004年，Fitzgerald等［85］首次实现了对乳腺癌组织的THz成像检测，实验结果表明，正常乳腺组织和乳腺癌组织对THz波具有明显的吸收差异，利用THz成像技术可以实现对正常组织和病变组织的区分和检测。2007年，Enatsu等［86］对石蜡包埋的肝癌组织进行了THz成像研究，发现正常组织的折射率和吸光系数较为稳定，而肝癌组织的折射率和吸光系数具有明显梯度变化，从而可以实现两者的成像识别。2010年，Brun等［87］对10 μm厚的胰腺癌的切片组织进行了反射式THz成像研究，基于复折射率对成像结果进行聚类分析，实现了正常组织和癌症组织的识别。2011年，Miura等［88］开发了一套工作频率范围为1~6 THz的宽波段THz成像系统，对肝癌组织进行了成像检测，研究了不同频率范围对癌症组织成像检测的影响，结果显示3.6 THz处可以获得最佳的图像对比度。同年，美国马萨诸塞大学Joseph等［89］采用输出功率较高的光泵浦气体THz激光器对人体皮肤癌组织进行了成像研究，分别在1.47 THz和1.67 THz的工作频率下实现了400 μm和500 μm的成像分辨率，利用不同区域THz波透过率的差异实现了对癌症组织的识别。2011年，Jung等［90］采用反射式THz成像系统实现了对宫颈癌的检测，健康组织和癌症组织对THz波的反射信号幅值差约为5%。2011年，Wahaia等［91］分别对新鲜的和石蜡包埋的正常结肠组织和癌变组织进行了THz成像研究，结果发现，THz波可以同时对新鲜和石蜡包埋的癌症组织进行识别，说明除水分外还有其他因素对THz波癌症检测有影响。2016年，美国马萨诸塞大学Martin等［92］使用工作频率为0.58 THz的光泵浦气体THz激光器搭建了反射式连续THz成像系统，收集了非黑素瘤皮肤癌组织的共偏振和交叉偏振信号，图像分辨率达150 μm。2019年，Duan等［93］用透射式THz成像系统对肝癌的切片组织进行了成像研究，结果表明，能够通过THz波成像识别出星点分布在正常组织中的肝癌组织，该研究推动了THz成像在早期肝癌检测中的应用。目前，THz成像技术已拓展到胃癌、肺癌等不同组织和不同状态下的多种癌症组织的成像检测领域。
3.3.2 脑组织
2009年，Png等［94］对冰冻的人脑组织进行THz成像和初步研究，从而开始了THz成像技术在脑科学领域的应用研究。同年，Bakopoulos等［95］搭建了基于非线性光学的可调谐THz辐射源并将其应用于脑组织成像。2011年，韩国延世大学Oh等［96］首次报道了脑肿瘤的THz成像检测的初步研究，2014年，该课题组［97］对脑胶质瘤组织切片样本进行了反射式脉冲THz成像，图像分辨率为250 μm，通过时域峰-峰值计算了样本的THz反射率，THz图像可以清晰反映出肿瘤区域。2016年，Yamaguchi等［98］报道了新鲜脑肿瘤的THz成像研究，实现了高对比度的肿瘤成像检测。2018年，本课题组［31］使用透射式连续THz成像系统实现了对不同程度的击打性脑损伤的识别，THz图像中的高吸收区域与可见图像和磁共振成像结果中的受损区域非常吻合。进一步，本课题组［99］提出了一种基于生物THz图像的特征提取方法，通过利用机器学习算法实现了对不同程度创伤的自动识别。2019年，本课题组［100］利用三维重构技术对脑组织的THz图像进行重构，实现了对击打性创伤脑组织的三维建模，重构后的模型可以清楚地反映鼠脑内部创伤区域的空间分布。同年，本课题组［101］基于工作频率为2.52 THz的光泵浦气体THz激光器搭建了反射式连续THz成像系统，首次实现了脑胶质瘤的在体成像。THz图像中显示的肿瘤区域的体积和位置与相应的核磁共振、视觉和病理学图像相似，图像分辨率为200 μm。在此基础上，本课题组［102］还研究了温度对脑胶质瘤组织的THz成像效果的影响。2022年，本课题组［103］基于连续THz-ATR扫描成像系统实现了对不同程度冲击性脑创伤的成像检测，通过与支持向量机（SVM）分类器相结合，实现了对创伤区域的自动识别。2021年，Chernomyrdin等［104］利用固体浸没透镜技术搭建的反射式连续THz成像系统实现了对离体脑胶质瘤组织的反射成像，系统成像分辨率达0.15λ，利用成像过程获得的THz强度信息对物体成像平面上的折射率分布进行重建，从而实现了对脑胶质瘤坏死组织和出血组织的识别。
4 总结与展望
综述了THz成像技术的主要研究进展，介绍了目前常见的THz成像技术的典型技术方法，并介绍了THz成像技术在安全检查、无损检测及生物医学等领域的应用现状。虽然目前THz技术在许多方面具有很大的优势，但仍存在一定的局限性，该技术未来可以从以下几个方面进行技术突破：
1）提高THz辐射源的输出功率和功率稳定性，拓宽调谐范围，从而减少THz波在成像过程中由于能量损失问题导致的图像信噪比较低对成像结果的影响；
2）对扫描成像方式进行改进，通过引入压缩感知或CCD相机等技术和器件，减少成像时间，以满足高速成像需求；
3）对THz波与不同物质相互作用的机理进行研究，研究THz波在成像过程中的分布与传输特性，通过优化材料和结构设计等进一步提高成像性能；
4）深入研究波导、阵列、超透镜、双曲透镜等微纳结构对THz波超衍射传输、耦合增强、亚波长聚焦等作用机制，以及石墨烯等新兴材料在THz波隐失场非共振增强方面的应用，以实现结构简单、集成化、紧凑型THz成像系统；
5）引入边缘检测算法、超分辨率图像重建等数字图像处理技术和压缩感知成像、图像增强技术、相位恢复成像技术等计算成像技术，以在更短的时间内获得更高质量的THz图像，从而满足生物医学诊断、芯片缺陷检测、安全检查等更多领域的应用需求。
[1] Wallace V P, Fitzgerald A J, Shankar S, et al. Terahertz pulsed imaging of basal cell carcinoma ex vivo and in vivo[J]. British Journal of Dermatology, 2004, 151(2): 424-432.
[2] Lee A W M, Williams B S, Kumar S, et al. Real-time imaging using a 4.3-THz quantum cascade laser and a 320×240 microbolometer focal-plane array[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2006, 18(13): 1415-1417.
[3] Ok G, Park K, Kim H J, et al. High-speed terahertz imaging toward food quality inspection[J]. Applied Optics, 2014, 53(7): 1406-1412.
[4] Ok G, Park K, Chun H S, et al. High-performance sub-terahertz transmission imaging system for food inspection[J]. Biomedical Optics Express, 2015, 6(5): 1929-1941.
[5] Schumann S, Jansen C, Schwerdtfeger M, et al. Spectrum to space transformed fast terahertz imaging[J]. Optics Express, 2012, 20(17): 19200-19205.
[6] Chan W L, Moravec M L, Baraniuk R G, et al. Terahertz imaging with compressed sensing and phase retrieval[J]. Optics Letters, 2008, 33(9): 974-976.
[7] Chan W L, Charan K, Takhar D, et al. A single-pixel terahertz imaging system based on compressed sensing[J]. Applied Physics Letters, 2008, 93(12): 121105.
[8] Chernomyrdin N V, Kucheryavenko A S, Kolontaeva G S, et al. Reflection-mode continuous-wave 0.15 λ-resolution terahertz solid immersion microscopy of soft biological tissues[J]. Applied Physics Letters, 2018, 113(11): 111102.
[9] Wojdyla A, Gallot G. Attenuated internal reflection terahertz imaging[J]. Optics Letters, 2013, 38(2): 112-114.
[10] Doradla P, Alavi K, Joseph C S, et al. Detection of colon cancer by continuous-wave terahertz polarization imaging technique[J]. Journal of Biomedical Optics, 2013, 18(9): 090504.
[11] Oh S J, Kang J, Maeng I, et al. Nanoparticle-enabled terahertz imaging for cancer diagnosis[J]. Optics Express, 2009, 17(5): 3469-3475.
[12] Oh S J, Kim S H, Jeong K, et al. Measurement depth enhancement in terahertz imaging of biological tissues[J]. Optics Express, 2013, 21(18): 21299-21305.
[13] Fan S Z, Qi F, Notake T, et al. Real-time terahertz wave imaging by nonlinear optical frequency up-conversion in a 4-dimethylamino-N’-methyl-4’-stilbazolium tosylate crystal[J]. Applied Physics Letters, 2014, 104(10): 101106.
[14] Hu B B, Nuss M C. Imaging with terahertz waves[J]. Optics Letters, 1995, 20(16): 1716-1718.
[15] Löffler T, Bauer T, Siebert K J, et al. Terahertz dark-field imaging of biomedical tissue[J]. Optics Express, 2001, 9(12): 616-621.
[16] Auston D H, Smith P R. Generation and detection of millimeter waves by picosecond photoconductivity[J]. Applied Physics Letters, 1983, 43(7): 631-633.
[17] Fattinger C, Grischkowsky D. Terahertz beams[J]. Applied Physics Letters, 1989, 54(6): 490-492.
[18] Wynne K, Carey J J. An integrated description of terahertz generation through optical rectification, charge transfer, and current surge[J]. Optics Communications, 2005, 256(4/5/6): 400-413.
[19] Xie X, Dai J M, Zhang X C. Coherent control of THz wave generation in ambient air[J]. Physical Review Letters, 2006, 96(7): 075005.
[20] Johnson J L, Dorney T D, Mittleman D M. Enhanced depth resolution in terahertz imaging using phase-shift interferometry[J]. Applied Physics Letters, 2001, 78(6): 835-837.
[21] Banerjee D, von Spiegel W, Thomson M D, et al. Diagnosing water content in paper by terahertz radiation[J]. Optics Express, 2008, 16(12): 9060-9066.
[22] Yasui T, Sawanaka K I, Ihara A, et al. Real-time terahertz color scanner for moving objects[J]. Optics Express, 2008, 16(2): 1208-1221.
[23] Schirmer M, Fujio M, Minami M, et al. Biomedical applications of a real-time terahertz color scanner[J]. Biomedical Optics Express, 2010, 1(2): 354-366.
[24] Zhang L L, Zhong H, Deng C, et al. Terahertz polarization imaging with birefringent materials[J]. Optics Communications, 2010, 283(24): 4993-4995.
[25] Moriwaki A, Okano M, Watanabe S. Internal triaxial strain imaging of visibly opaque black rubbers with terahertz polarization spectroscopy[J]. APL Photonics, 2017, 2(10): 106101.
[26] Zang X F, Mao C X, Guo X G, et al. Polarization-controlled terahertz super-focusing[J]. Applied Physics Letters, 2018, 113(7): 071102.
[27] Zang X F, Ding H Z, Intaravanne Y, et al. A multi-foci metalens with polarization-rotated focal points[J]. Laser & Photonics Reviews, 2019, 13(12): 1900182.
[28] Karpowicz N, Zhong H A, Xu J Z, et al. Non-destructive sub-THz CW imaging[J]. Proceedings of SPIE, 2005, 5727: 132-142.
[29] Gompf B, Gerull M, Müller T, et al. THz-micro-spectroscopy with backward-wave oscillators[J]. Infrared Physics & Technology, 2006, 49(1/2): 128-132.
[30] Qin H A, Li X A, Sun J D, et al. Detection of incoherent terahertz light using antenna-coupled high-electron-mobility field-effect transistors[J]. Applied Physics Letters, 2017, 110(17): 171109.
[31] Zhao H L, Wang Y Y, Chen L Y, et al. High-sensitivity terahertz imaging of traumatic brain injury in a rat model[J]. Journal of Biomedical Optics, 2018, 23(3): 036015.
[32] Shi J, Wang Y Y, Xu D G, et al. Terahertz imaging based on morphological reconstruction[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2017, 23(4): 6800107.
[33] Yang X A, Shi J A, Wang Y Y, et al. Label-free bacterial colony detection and viability assessment by continuous-wave terahertz transmission imaging[J]. Journal of Biophotonics, 2018, 11(8): 201700386.
[34] 谢旭, 钟华, 袁韬, 等. 使用太赫兹技术研究航天飞机失事的原因[J]. 物理, 2003, 9: 583-584.
Xie X, Zhong H, Yuan T, et al. Terahertz imaging of defects in space shuttle foam insulation[J]. Physics, 2003, 9: 583-584.
[35] Darmo J, Tamosiunas V, Fasching G, et al. Imaging with a terahertz quantum cascade laser[J]. Optics Express, 2004, 12(9): 1879-1884.
[36] Gerasimov V V, Knyazev B A, Cherkassky V S. Obtaining spectrally selective images of objects in attenuated total reflection regime in real time in visible and terahertz ranges[J]. Optics and Spectroscopy, 2010, 108(6): 859-865.
[37] Liu H X, Wang Y Y, Xu D G, et al. High-sensitivity attenuated total internal reflection continuous-wave terahertz imaging[J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2017, 50(37): 375103.
[38] Liu H X, Wang Y Y, Xu D G, et al. Optimization for vertically scanning terahertz attenuated total reflection imaging[J]. Optics Express, 2018, 26(16): 20744-20757.
[39] 武丽敏, 徐德刚, 王与烨, 等. 共光路连续太赫兹反射和衰减全反射成像[J]. 物理学报, 2021, 70(11): 118701.
Wu L M, Xu D G, Wang Y Y, et al. Common path continuous terahertz reflection and attenuated total reflection imaging[J]. Acta Physica Sinica, 2021, 70(11): 118701.
[40] Watson D W, Jenkins S D, Ruostekoski J, et al. Toroidal dipole excitations in metamolecules formed by interacting plasmonic nanorods[J]. Physical Review B, 2016, 93(12): 125420.
[41] 王冠文, 祁峰, 李玉峰. 太赫兹近场合成孔径成像与焦平面成像对比[J]. 太赫兹科学与电子信息学报, 2020, 18(6): 962-966, 983.
[42] MatheisenC, SawallichS, NagelM, et al. High-speed near-field imaging system based on photoconductive terahertz microprobes[C]∥2013 38th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), September 1-6, 2013, Mainz, Germany. New York: IEEE Press, 2013.
[43] Moon K, Park H, Kim J, et al. Subsurface nanoimaging by broadband terahertz pulse near-field microscopy[J]. Nano Letters, 2015, 15(1): 549-552.
[44] Dean P, Mitrofanov O, Keeley J, et al. Apertureless near-field terahertz imaging using the self-mixing effect in a quantum cascade laser[J]. Applied Physics Letters, 2016, 108(9): 091113.
[45] Klarskov P, Kim H, Colvin V L, et al. Nanoscale laser terahertz emission microscopy[J]. ACS Photonics, 2017, 4(11): 2676-2680.
[46] Kiwa T, Tonouchi M, Yamashita M, et al. Laser terahertz-emission microscope for inspecting electrical faults in integrated circuits[J]. Optics Letters, 2003, 28(21): 2058-2060.
[47] Yamashita M, Kawase K, Otani C, et al. Imaging of large-scale integrated circuits using laser-terahertz emission microscopy[J]. Optics Express, 2005, 13(1): 115-120.
[48] Yang Y P, Yan W, Wang L. A reflected terahertz-emission microscopy[J]. Chinese Physics Letters, 2007, 24(1): 169-171.
[49] 杨玉平, 施宇蕾, 严伟, 等. 一种新型THz显微探测技术[J]. 物理学报, 2005, 54(9): 4079-4083.
Yang Y P, Shi Y L, Yan W, et al. A new microscopy for THz radiation[J]. Acta Physica Sinica, 2005, 54(9): 4079-4083.
[50] Zhao J Y, Chu W, Guo L J, et al. Terahertz imaging with sub-wavelength resolution by femtosecond laser filament in air[J]. Scientific Reports, 2014, 4: 3880-3887.
[51] Ishihara K, Ohashi K, Ikari T, et al. Terahertz-wave near-field imaging with subwavelength resolution using surface-wave-assisted bow-tie aperture[J]. Applied Physics Letters, 2006, 89(20): 201120.
[52] Chen H, Ma S H, Wu X M, et al. Diagnose human colonic tissues by terahertz near-field imaging[J]. Journal of Biomedical Optics, 2015, 20(3): 036017.
[53] Xu Y H, Zhang X Q, Tian Z, et al. Mapping the near-field propagation of surface plasmons on terahertz metasurfaces[J]. Applied Physics Letters, 2015, 107(2): 021105.
[54] Chen S C, Du L H, Meng K, et al. Terahertz wave near-field compressive imaging with a spatial resolution of over λ/100[J]. Optics Letters, 2018, 44(1): 21-24.
[55] Hunsche S, Koch M, Brener I, et al. THz near-field imaging[J]. Optics Communications, 1998, 150(1/2/3/4/5/6): 22-26.
[56] Chen Q, Jiang Z P, Xu G X, et al. Near-field terahertz imaging with a dynamic aperture[J]. Optics Letters, 2000, 25(15): 1122-1124.
[57] Chen S C, Feng Z, Li J, et al. Ghost spintronic THz-emitter-array microscope[J]. Light: Science & Applications, 2020, 9: 99.
[58] Wang X K, Ye J S, Sun W F, et al. Terahertz near-field microscopy based on an air-plasma dynamic aperture[J]. Light: Science & Applications, 2022, 11: 129.
[59] Chen H T, Kersting R, Cho G C. Terahertz imaging with nanometer resolution[J]. Applied Physics Letters, 2003, 83(15): 3009-3011.
[60] Belov P A, Simovski C R, Ikonen P. Canalization of subwavelength images by electromagnetic crystals[J]. Physical Review B, 2005, 71(19): 193105.
[61] Belov P A, Hao Y, Sudhakaran S. Subwavelength microwave imaging using an array of parallel conducting wires as a lens[J]. Physical Review B, 2006, 73(3): 033108.
[62] Ikonen P, Simovski C, Tretyakov S, et al. Magnification of subwavelength field distributions at microwave frequencies using a wire medium slab operating in the canalization regime[J]. Applied Physics Letters, 2007, 91(10): 104102.
[63] Belov P A, Zhao Y, Tse S, et al. Transmission of images with subwavelength resolution to distances of several wavelengths in the microwave range[J]. Physical Review B, 2008, 77(19): 193108.
[64] Silveirinha M G, Belov P A, Simovski C R. Subwavelength imaging at infrared frequencies using an array of metallic nanorods[J]. Physical Review B, 2007, 75(3): 035108.
[65] Shvets G, Trendafilov S, Pendry J B, et al. Guiding, focusing, and sensing on the subwavelength scale using metallic wire arrays[J]. Physical Review Letters, 2007, 99(5): 053903.
[66] Li P N, Taubner T. Broadband subwavelength imaging using a tunable graphene-lens[J]. ACS Nano, 2012, 6(11): 10107-10114.
[67] Li P N, Wang T, Böckmann H, et al. Graphene-enhanced infrared near-field microscopy[J]. Nano Letters, 2014, 14(8): 4400-4405.
[68] Tang H H, Huang T J, Liu J Y, et al. Tunable terahertz deep subwavelength imaging based on a graphene monolayer[J]. Scientific Reports, 2017, 7: 46283.
[69] Wu Q, Hewitt T D, Zhang X C. Two-dimensional electro-optic imaging of THz beams[J]. Applied Physics Letters, 1996, 69(8): 1026-1028.
[70] Hattori T, Sakamoto M. Deformation corrected real-time terahertz imaging[J]. Applied Physics Letters, 2007, 90(26): 261101.
[71] Yasuda T, Kawada Y, Toyoda H, et al. Terahertz movies of internal transmission images[J]. Optics Express, 2007, 15(23): 15583-15588.
[72] Werley C A, Wu Q A, Lin K H, et al. Comparison of phase-sensitive imaging techniques for studying terahertz waves in structured LiNbO3[J]. Journal of the Optical Society of America B, 2010, 27(11): 2350-2359.
[73] 冯龙呈, 杜琛, 杨圣新, 等. 太赫兹实时近场光谱成像研究[J]. 物理学报, 2022, 71(16): 164201.
Feng L C, Du C, Yang S X, et al. Research on terahertz real-time near-field spectral imaging[J]. Acta Physica Sinica, 2022, 71(16): 164201.
[74] Yang J, Ruan S C, Zhang M, et al. Real-time continuous-wave imaging with a 1.63 THz OPTL and a pyroelectric camera[J]. Optoelectronics Letters, 2008, 4(4): 295-298.
[75] Yao R, Li Q, Wang Q. 1.63-THz transmission imaging experiment by use of a pyroelectric camera array[J]. Proceedings of SPIE, 2009, 7277: 72770D.
[76] Yao R, Li Q, Ding S H, et al. Investigation on 2.45-THz array transmission imaging[J]. Proceedings of SPIE, 2009, 7385: 73850P.
[77] 姚睿, 丁胜晖, 李琦, 等. 2.52 THz面阵透射成像系统改进及分辨率分析[J]. 中国激光, 2011, 38(1): 0111001.
[78] Han S P, Kim N, Lee W H, et al. Real-time imaging of moving living objects using a compact terahertz scanner[J]. Applied Physics Express, 2016, 9(2): 022501.
[79] Kawase K, Ogawa Y, Watanabe Y, et al. Non-destructive terahertz imaging of illicit drugs using spectral fingerprints[J]. Optics Express, 2003, 11(20): 2549-2554.
[80] Karpowicz N, Zhong H, Zhang C L, et al. Compact continuous-wave subterahertz system for inspection applications[J]. Applied Physics Letters, 2005, 86(5): 054105.
[81] 蒋林华, 王尉苏, 童慧鑫, 等. 太赫兹成像技术在人体安检领域的研究进展[J]. 上海理工大学学报, 2019, 41(01): 46-51.
Jiang L H, Wang W S, Tong H X, et al. Research progress of terahertz imaging in the field of human security[J]. Journal of University of Shanghai for Science and Technology, 2019, 41(01): 46-51.
[82] 周强国, 黄志明. 太赫兹成像技术研究进展及应用[J]. 红外技术, 2022, 44(04): 328-342.
Zhou Q G, Huang Z M. Review of research and application of terahertz imaging technology[J]. Infrared Technology, 2022, 44(04): 328-342.
[83] 周燕, 牧凯军, 张艳东, 等. 燃料箱泡沫板的连续太赫兹波无损检测[J]. 无损检测, 2007, 29(5): 266-267, 271.
Zhou Y, Mu K J, Zhang Y D, et al. Nondestructive testing of fuel tank foam with continuous wave terahertz[J]. Nondestructive Testing, 2007, 29(5): 266-267, 271.
[84] Woodward R M, Wallace V P, Pye R J, et al. Terahertz pulse imaging of ex vivo basal cell carcinoma[J]. Journal of Investigative Dermatology, 2003, 120(1): 72-78.
[85] FitzgeraldA J, WallaceV P, PyeR, et al. Terahertz imaging of breast cancer, a feasibility study[C]∥Infrared and Millimeter Waves, Conference Digest of the 2004 Joint 29th International Conference on 2004 and 12th International Conference on Terahertz Electronics, September 27-October 1, 2004, Karlsruhe, Germany. New York: IEEE Press, 2005: 823-824.
[86] EnatsuT, KitaharaH, TakanoK, et al. Terahertz spectroscopic imaging of paraffin-embedded liver cancer samples[C]∥2007 Joint 32nd International Conference on Infrared and Millimeter Waves and the 15th International Conference on Terahertz Electronics, September 2-9, 2007, Cardiff, UK. New York: IEEE Press, 2008: 557-558.
[87] Brun M A, Formanek F, Yasuda A, et al. Terahertz imaging applied to cancer diagnosis[J]. Physics in Medicine and Biology, 2010, 55(16): 4615-4623.
[88] Miura Y, Kamataki A, Uzuki M, et al. Terahertz-wave spectroscopy for precise histopathological imaging of tumor and non-tumor lesions in paraffin sections[J]. The Tohoku Journal of Experimental Medicine, 2011, 223(4): 291-296.
[89] Joseph C S, Yaroslavsky A N, Neel V A, et al. Continuous wave terahertz transmission imaging of nonmelanoma skin cancers[J]. Lasers in Surgery and Medicine, 2011, 43(6): 457-462.
[90] Jung E A, Lim M H, Moon K W, et al. Terahertz pulse imaging of micro-metastatic lymph nodes in early-stage cervical cancer patients[J]. Journal of the Optical Society of Korea, 2011, 15(2): 155-160.
[91] Wahaia F, Valusis G, Bernardo L M, et al. Detection of colon cancer by terahertz techniques[J]. Journal of Molecular Structure, 2011, 1006(1/2/3): 77-82.
[92] Martin J P, Joseph C S, Giles R H. Continuous-wave circular polarization terahertz imaging[J]. Journal of Biomedical Optics, 2016, 21(7): 070502.
[93] Duan F, Wang Y Y, Xu D G, et al. Feasibility of terahertz imaging for discrimination of human hepatocellular carcinoma[J]. World Journal of Gastrointestinal Oncology, 2019, 11(2): 153-160.
[94] Png G M, Flook R, Ng B W H, et al. Terahertz spectroscopy of snap-frozen human brain tissue: an initial study[J]. Electronics Letters, 2009, 45(7): 343-345.
[95] Bakopoulos P, Karanasiou I, Pleros N, et al. A tunable continuous wave (CW) and short-pulse optical source for THz brain imaging applications[J]. Measurement Science and Technology, 2009, 20(10): 104001.
[96] OhS J, HuhY M, KimS H, et al. Terahertz pulse imaging of fresh brain tumor[C]∥2011 International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, October 2-7, 2011, Houston, TX, USA. New York: IEEE Press, 2011.
[97] Oh S J, Kim S H, Ji Y B, et al. Study of freshly excised brain tissues using terahertz imaging[J]. Biomedical Optics Express, 2014, 5(8): 2837-2842.
[98] Yamaguchi S, Fukushi Y, Kubota O, et al. Brain tumor imaging of rat fresh tissue using terahertz spectroscopy[J]. Scientific Reports, 2016, 6: 30124.
[99] Shi J, Wang Y Y, Chen T N, et al. Automatic evaluation of traumatic brain injury based on terahertz imaging with machine learning[J]. Optics Express, 2018, 26(5): 6371-6381.
[100] 王与烨, 陈霖宇, 徐德刚, 等. 基于太赫兹波成像的鼠脑创伤三维重构[J]. 光学学报, 2019, 39(3): 0317002.
[101] Wu L M, Xu D G, Wang Y Y, et al. Study of in vivo brain glioma in a mouse model using continuous-wave terahertz reflection imaging[J]. Biomedical Optics Express, 2019, 10(8): 3953-3962.
[102] Wu L M, Wang Y Y, Liao B, et al. Temperature dependent terahertz spectroscopy and imaging of orthotopic brain gliomas in mouse models[J]. Biomedical Optics Express, 2021, 13(1): 93-104.
[103] 王与烨, 李海滨, 王泽龙, 等. 大鼠冲击性脑创伤的太赫兹波成像检测[J]. 光学学报, 2022, 42(10): 1017001.
[104] Chernomyrdin N V, Skorobogatiy M, Gavdush A A, et al. Quantitative super-resolution solid immersion microscopy via refractive index profile reconstruction[J]. Optica, 2021, 8(11): 1471-1480.
Article Outline
王与烨, 李海滨, 葛梅兰, 徐德刚, 姚建铨. 太赫兹成像技术及其应用[J]. 激光与光电子学进展, 2023, 60(18): 1811004. Yuye Wang, Haibin Li, Meilan Ge, Degang Xu, Jianquan Yao. Terahertz Imaging Technology and Its Application[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2023, 60(18): 1811004.
PDF全文
