近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院光電工程技術(shù)中心魯遠(yuǎn)甫團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于空間傅里葉譜的新型太赫茲單像素成像技術(shù)，相關(guān)成果以Fourier single-pixel imaging in the terahertz regime為題發(fā)表在應(yīng)用物理領(lǐng)域知名學(xué)術(shù)期刊Applied Physics Letters上。博士生佘榮斌和劉文權(quán)高級(jí)工程師為論文共同第一作者，通訊作者為魯遠(yuǎn)甫正高級(jí)工程師和李光元副研究員。

傳統(tǒng)的太赫茲成像技術(shù)主要采用點(diǎn)掃描、線掃描成像的方式，成像速度慢，效率低下。近年來(lái)發(fā)展的太赫茲面陣相機(jī)成像雖取得了明顯進(jìn)展，但其成像設(shè)備昂貴，大多數(shù)用戶難以負(fù)擔(dān)。單像素成像作為一種新型成像方式，因其僅需一個(gè)無(wú)空間分辨能力的單點(diǎn)探測(cè)器即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的空間信息獲取從而重建物體圖像，有望為太赫茲成像領(lǐng)域提供兼顧成本和效率的解決方案。但是，現(xiàn)有的太赫茲單像素成像主要基于壓縮傳感方法，成像效率還有待提高。

由于圖像在空間傅里葉域的壓縮比很高，在空間傅里葉域采樣信號(hào)，有望在低采樣率下重建出高質(zhì)量的圖像。根據(jù)這一原理，光電中心團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)現(xiàn)了基于空間傅里葉譜的新型太赫茲單像素成像技術(shù)。研究人員使用空間光調(diào)制器（DMD）產(chǎn)生正弦條紋對(duì)入射到硅基石墨烯上的太赫茲光束進(jìn)行調(diào)制，太赫茲單像素探測(cè)器獲取物體二維圖像的空間傅里葉譜，最后通過(guò)逆傅里葉變換重構(gòu)出成像目標(biāo)的二維圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠極大地降低測(cè)量次數(shù)，在保證成像質(zhì)量的前提下提高成像效率，僅需圖像像素?cái)?shù)11.8%的測(cè)量次數(shù)就能成功重構(gòu)出清晰的太赫茲圖像。此外，該方法僅需要普通的半導(dǎo)體激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)光致太赫茲調(diào)制，極大地降低了系統(tǒng)的成本，有望為實(shí)現(xiàn)低成本、高效的太赫茲成像系統(tǒng)提供實(shí)際可行的解決方案。

該項(xiàng)工作得到了中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、深圳生物醫(yī)學(xué)光電傳感工程實(shí)驗(yàn)室、深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。

圖、太赫茲單像素成像系統(tǒng)示意圖（左圖）、成像壓縮比（右上）及樣品成像圖（右下）