OET封面 | 71页重磅综述!太赫兹成像技术:多模态演进与应用前沿

Opto-Electronic Technology
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首都师范大学张岩教授团队联合北京工业大学戎路教授团队、俄罗斯ITMO大学Nikolay Petrov教授团队、中国工程物理研究院朱礼国研究员团队,以及电子科技大学胡旻教授团队受邀发表了题为“Terahertz imaging technology: progress and applications”的71页重磅综述文章,系统总结了太赫兹成像技术的主要模态及关键进展等。

封面文章 | Tian Y Y, Chen X Y, Zhang Z C et al. Terahertz imaging technology: progress and applications. Opto-Electron Technol 2, 250009 (2026).
第一作者:田玉元,陈啸寅,张倬铖,颜钤泽
通信作者:戎路,Nikolay Petrov,王新柯,朱礼国,胡旻,张岩
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研究背景
在安全检测、生物医学、无损探伤等领域快速发展的背景下,如何实现兼具安全性与高分辨率的成像手段,成为研究者关注的核心问题。太赫兹波凭借其介于微波与红外之间的独特频谱位置,为这一需求提供了全新视角。其光子能量极低,不会对生物组织造成电离损伤,而对极性分子的敏感性以及生物大分子特有的“指纹谱”响应,使其在材料识别与生物组织成像中展现出不可替代的优势。随着相干探测与计算成像等技术的突破,太赫兹成像发展出多种模态,成像尺度也从宏观拓展至纳米级的近场探测。不同成像机制在分辨率、速度与信息量之间各有侧重,如何在权衡中寻求突破,正是当前研究不断创新的核心所在。
综述内容概要
首都师范大学张岩教授团队联合北京工业大学戎路教授团队、俄罗斯ITMO大学Nikolay Petrov教授团队、中国工程物理研究院朱礼国研究员团队,以及电子科技大学胡旻教授团队受邀在Opto-Electronic Technology 2026年第1期上发表了题为“Terahertz imaging technology: progress and applications”的重磅综述文章。文章长达71页,系统总结了太赫兹成像技术的主要模态及关键进展,重点阐述了连续波数字全息、叠层成像、计算层析成像、脉冲时域全息、焦平面阵列成像与单像素成像等不同技术路径的工作原理与适用场景,并探讨了从宏观尺度到纳米级近场探测的成像能力演进。结合实际应用,论文重点介绍了太赫兹成像在安全检测、生物医学、无损探伤及材料表征等领域的最新进展,如图1所示。
文章进一步梳理了各技术方向近年来的关键突破。在连续波全息方面,通过融合算法创新与光路结构设计优化,显著提升了成像分辨率、稳定性和重建保真度。叠层成像方面,从平面波照明拓展至球面波与特殊光束探针,结合重建算法创新与优化,在透射与反射模式下均实现了高分辨率、大视场相位恢复。计算层析成像通过超振荡透镜与贝塞尔光束分别突破了横向与轴向分辨率极限,配合稀疏角度重建与二维振镜扫描使成像效率提升。焦平面成像技术借助动态差分、差分成像与近场探测等手段克服了早期信噪比瓶颈,实现了从波前实时表征、超材料功能验证及化学物质与生物组织的偏振/光谱成像的广泛应用。脉冲时域全息则充分发挥宽带相干探测优势,在材料参数提取与结构光束传播动力学分析中展现出独特能力。单像素成像基于空间光场调制与计算重构,利用硅、二氧化钒及石墨烯等光控调制材料实现高速编码,发展出实时动态成像、近场超分辨成像以及结合光谱成像与飞行时间成像等多元化功能。近场显微成像主要分为孔径型、光电导探针型与散射型三种技术路径,在二维材料载流子分布、表面等离激元映射、相变材料介电对比以及生物医学成像等领域取得重要应用进展,分辨率突破至数十纳米。

图1太赫兹成像的时间线包括连续波太赫兹数字全息、叠层成像、计算机层析成像、太赫兹焦平面成像、太赫兹脉冲时域全息、太赫兹单像素成像和太赫兹近场显微成像。
总结与展望
凭借其非电离、高灵敏与指纹谱特性,太赫兹成像已在安全检测、生物医学与工业探伤等领域展现出独特价值。当前技术在分辨率、速度与系统集成方面仍面临挑战,算法融合深度学习、硬件革新与多模态融合将推动太赫兹成像向实时、高精度与便携化方向持续迈进。
该工作得到了国家自然科学基金项目(62175004, 62275175, 62588201, 62401113, 92463308, 12574421, 12174271)的支持。


研究团队简介
戎路教授团队主要从事光信息处理、数字全息、相干衍射成像、太赫兹成像、生物医学成像等领域的研究。
Nikolay Petrov教授团队主要从事全息术、波前整形、飞秒光学和太赫兹成像等领域的研究。
王新柯教授团队主要从事太赫兹成像技术、太赫兹超材料器件、太赫兹特殊光束的表征与应用、以及利用太赫兹技术观测物质光激发瞬态过程等研究。
朱礼国研究员团队从事太赫兹光子学研究方向,主要研究以太赫兹波为载体的计算成像技术、时域光谱技术、微波光子技术等。
胡旻教授团队主要集中在太赫兹前沿的基础研究,太赫兹辐射源的开发,太赫兹应用的发展。
张岩教授团队主要从事光子晶体器件设计、太赫兹光谱与成像、表面等离子光学以及光学信息处理。

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Opto-Electronic Technology (OET,光电技术) 由中国科学院主管,中国科学院光电技术研究所主办并出版,面向全球发行,是国际知名光学期刊 Opto-Electronic Advances (JCR Q1, IF 22.4) 的姊妹刊,入选了中国科协“卓越行动计划高起点新刊”项目。OET聚焦光电领域的关键核心技术和重要科学仪器,推动科研成果的高效转化,关注光电技术在能源、通信、制造、医疗及人工智能等领域的最新进展和应用创新。
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编辑 | 曾晚婷 张诗杰
审核 | 杨淇名
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