科研队伍介绍：

本项目团队目前有全职科研人员5人，硕博研究生12人，项目团队主要以核聚变等离子体诊断系统关键技术为基础，在等离子体诊断关键器件及系统研发、太赫兹成像、太赫兹生物医疗等方面开展研究工作。团队主要具有长期等离子体物理实验、太赫兹激光技术、托卡马克等离子体诊断研究、太赫兹成像技术研究经验，先后参与过HT-7,EAST，BEST诊断系统研制，关键器件研发等方面的工作。项目主要成员主持及参与完成国家磁约束聚变专项、国家自然科学基金、安徽省重点研发项目、能源研究院自主立项项目、安徽省揭榜挂帅项目多项。团队主要成员发表SCI收录论文60余篇，其中第一作者、通讯作者身份发表SCI收录文章30余篇；发明专利、实用新型专利、软著20余项，并完成两项专有技术的成果转化。具有丰富的关键技术研发及成果转化的经验，可以为整个项目的开展提供实验、理论、人才、场地等条件。

科研平台介绍：

（1） 光泵太赫兹激光器实验研究平台

在未来聚变堆中，为了保障聚变装置的安全稳定运行及对聚变功率进行实时监测，就必须对等离子体电子密度分布进行准确测量及进行有效调控。针对目前高参数、长时间运行的聚变堆，目前等离子体密度诊断系统已经不能满足未来聚变发展需求，而研制适合下一代聚变反应所需的偏振干涉仪系统，就必须突破国外“卡脖子”技术，需要自主研发大功率连续波甲醇气体激光器。目前基于此平台开展了大功率连续波光泵甲酸双频激光器的输出特性以及其作为干涉仪光源的测量性能研究，完成了光泵甲醇激光器最高25 mW的2.5THz连续波激光输出，填补了大功率连续波光泵太赫兹激光器在国内聚变诊断研究领域的空白，为解决目前国外光泵太赫兹激光器技术限制，替代国内老化的进口偏振干涉仪光源提供了技术保障和支撑。该平台主要从事大功率连续波光泵太赫兹激光器技术的开发，并可以为太赫兹干涉仪技术、太赫兹成像、太赫兹医疗等前沿科学技术提供稳定可靠的高频太赫兹激光光源。

图1 二氧化碳泵浦太赫兹双频激光器及其输出光斑（a.光束仪测量；b.太赫兹相机测量）

图2 二氧化碳泵浦太赫兹双频激光器干涉仪台面实验；b）在ICP源上测得的电子密度

（2）太赫兹CT成像实验研究平台

基于此平台开展太赫兹成像技术和太赫兹CT技术的研究，研发了太赫兹远场成像系统，解决了太赫兹远场衍射强成像噪声大的技术难题，采用神经网络算法提高了图像的自动识别率。在此平台上搭建的太赫兹CT成像实验光路，使用量子级联激光器和面阵列太赫兹探测器进行了2.5THz波段下的太赫兹CT成像实验并进行了反投影成像算法的研究。基于此平台研究太赫兹波CT 成像中的模糊和伪影消除技术，从而进行对样本的高精度太赫兹图像重建，对应用于人体肿瘤检测的太赫兹成像系统工程问题进行提前探索，为太赫兹技术在生物医疗领域的应用提供了坚实的基础。

图3 太赫兹CT成像实验平台及其成像与算法研究

（3）太赫兹时域光谱平台

基于此平台开展了基于光纤飞秒激光器、光电导天线方式的太赫兹时域光谱检测技术的研究，将光纤型器件大范围替换传统空间光路，有效降低系统组成复杂度，分析并解决光纤通道中脉冲展宽及幅度下降对太赫兹信号质量的影响。

已成功研制基于全光纤化的太赫兹时域光谱仪样机一台，体积、重量、成本及使用灵活性较市场现有产品有很大程度提高，并取得中国计量科学研究院出具的检测报告，其中频谱范围:0.1-4.2THz、分辨率:≤2GHz、动态范围:≥80dB，符合现有市场应用需求。

该平台技术成果主要应用于光谱分析、安全检查、医药科学、生物医学等领域，对于研究物质在太赫兹频段的光谱特性、分析物质的组成结构、研究分子的振动和转动特性等显示出巨大的发展潜力。

图1 太赫兹时域光谱检测技术原理及应用

图2 样机及检验报告

图3 检测数据（时域A/频域B）

（3）太赫兹髋关节置换术下肢长度监测仪

全髋关节置换术双下肢不等长具有发生率高、致残率高、术中判断困难等特点，现有技术方案与仪器设备存在额外增加患者创伤、测量精度低、仪器设备昂贵等问题，极大限制各级医疗机构广泛应用。本项目组将在前期全髋关节置换手术技术、图像处理与分析算法、以及医用产品产业化实践的基础上，进行以下研发：采用红外标定物标定骨盆及下肢骨性标志，利用双目相机获取红外标定点图像，通过图像处理算法构建其三维位置信息并进行空间三维重建，实时获取精准下肢长度，再通过临床试验评价其临床应用效果。本项目拟研发一套高精密、价格适宜、设备简便的全髋关节置换术中下肢长度监测系统，助力骨科精准医疗发展。

图 4 髋关节置换术监测仪实验样机效果图