DS1 – Analiza THz radarjev in strojne opreme
Prvi delovni sklop daje izhodišče in podlago za raziskave v projektu. Osnovne metode za generiranje THz valov so dobro znane in so bile podrobno obravnavane v številnih drugih projektih in literaturi, zato se bomo pri zajemu zahtev in analizi stanja osredotočili predvsem na dosegljive možnosti generiranje THz valov. Vemo, da je oprema za THz tehniko zelo draga zato želimo razdelati principe THz tehnike z namenom generiranja in sprejemanja THz valov z obstoječo opremo. V laboratoriju za optične sisteme na Inštitutu za avtomatiko, Fakultete za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Univerze v Mariboru, se ukvarjamo z mikro-obdelavo optičnih vlaken vodenjem laserskih diod. Ideja tega projekta je, da z vodenjem toka skozi lasersko diodo lahko dosežemo poljubne oblike toka, ki ga lahko nadzorujemo. S tem principom želimo preučiti možnosti generiranje THz valov. Zalo pomembno bo izbrati primerne foto prevodne antene. V literaturi je zaslediti več možnosti dizajna anten na foto prevodni platformi z namenom generiranja signalov. Raziskali bomo tudi literaturo in principe radarske tehnike za implementacijo THz radarja s pomočjo časa preleta, tomografje in SAR tomografije. Preučili bomo literaturo in pregledali možnosti generiranje podatkov SAR v različnih načinih, kot je to pokazano v literaturi. Ta delovni sklop bo osnova projektu zato igra pomembno vlogo v projektu.
DS2 – Laboratorijski prototip THz radarja
V tem delovnem sklopu bomo izvedli študijo in implementirali THz radar z obstoječimi metodami. Ena izmed enostavnejših metod je generiranje THz valov z Bragovo rešetko. Za generiranje linearnega čirika z veliko pasovno širino, ki predstavlja električni impulz imamo na voljo princip interferiranja linearnega čirika optičnega pulza in zveznega vala. Linearni čirik se najprej interferira na zelo kratek optični pulz z disperzijskim kompenzacijskim filtrom, ki nima limite pasovne širine v primerjavi z Bragovo rešetko. Centralna frekvenca in pasovna širina električnega pulza se lahko nastavita z nastavitvijo centralne frekvence zveznega optičnega signala in pasovno odprtino optičnega pasovnega filtra v disperzijskem kompenzacijskem filtru. Raziskali bomo vplive vhodnega fazne diference in razmerje moči med ultra kratkim pulzom in zveznim valovom na generiran čirp električnega signala.
DS3 Napredne metode za generiranje THz signalov
V tem delovnem sklopu bomo teoretično modelirali sistem THz radarja in razvijali principe oddajanja in sprejemanja signalov. Z uporabo razvitega THz radarja v DS2 bomo uporabili Bragovo rešetko, kjer je pasovna širina čirpa lahko nekaj THz. Prednost metode je v nastavljanju moči optičnega pulza in zveznega pulza in s tem lahko spreminjamo obliko generiranega pulza. V tem delovnem sklopu se bomo ukvarjali z novimi metodami za generiranje THz valov. Opazovali bomo kaj se dogaja z
interferiranim signalom, kadar spreminjamo tok skozi lasersko diodo. Poiskali bomo optimalno obliko toka skozi lasersko diodo.
DS4 Teoretični algoritmi za fokusiranje THz valov
V tem delovnem sklopu se bomo ukvarjali s THz tomografijo in principi SAR in ISAR. Tomografija z umetno odprtino (ang. Synthetic aperture) SA ima prednosti pred klasičnim THz pulznim rekonstruiranjem slike (TPI). Tukaj je prednost predvsem v poenostavljani geometriji skeniranja predmeta in numerično fokusiranje na več globin. Problem so objekti z ukrivljenostjo, kjer je potrebno izvesti popravek nad robovi objektov. Preučili bomo metode Fourier Back Propagation, Split step Fourier Back Propagation in Split Step Fourier Dependencies za namene popravljanja paraboličnih ukrivljenosti. Preučili bomo tudi phase shift Migration algoritem za fokusiranje podatkov SAR. Preučili bomo spotlight način fokusiranja podatkov.
Preučili bomo tudi principe THZ interferometrije. Pri quantum cascade laser se del valovanja, ki ga generira radar odbije nazaj in pri tem povzroči spremembe lastnosti laserja. Z t.i. teorijo mešanja signalov lahko predvidimo mnogo manjše presluhe v THz kvantnih kaskadnih laserjih kot pa v laserskih diodah in pri tem lahko dobimo skoraj linearno odvisnost med fazo signala in eksterno lasersko votlino.
V tem delovnem sklopu bomo preučili generiranje THz valov z moduliranjem signala v laserski oscilator, kjer se odbitega signala nelinearno meša z interferiranim signalom v laserju. S počasno modulacijo laserjeve frekvence lahko generiramo nelinearen interferenčni signal. Morfološke lastnosti signala so definirane s tarčo, ki jo laser obsije in porazdelitve prostorske refleksije. Informacijo o prostorski distribuciji lahko pridobimo z zaporednim zajemanjem signala. Z uporabo radarske teorije lahko izluščimo kompleksni refleksijski koeficient odbitega električnega polja na sprednji strani izhodnega zrcala. Pri uporabi SAR principa bomo generirali polje odbitih kompleksnih električnih polj, ki ustrezajo prostorski lokaciji sprejemnika glede na tarčo. Z ISAR algoritmom bomo rekonstruirali prostorsko odvisnost kompleksne reflektivnosti. ISAR algoritem je omejen na eno frekvenco z uporabo klasičnega matched filtra. Bistvo tega znanega algoritma je v uporabi vseh izmerjenih električnih polij za izračun moči refleksije za katero koli točko na površini. Predvidevamo, da ima refleksijski koeficient določeni točki na tarči modeliran kot superpozicije električnega polja projicirana nazaj na to točko. Tako dobimo polje kompleksnih števil katerih amplituda je odvisna od refleksijskega koeficienta tarče.
DS5 THz radar z umetno odprtino
V tem delovnem sklopu bomo razvili strojno opremo za THz radar z umetno odprtino (ang. Synthetic Aperture Radar) ali THz SAR. V DS1-DS2 bomo implementirali THz radar na osnovi obstoječih tehnologij. V DS 3-4 pa bomo preučili možnosti generiranja SAR THz radarja s predlagano metodo v DS4, torej SAR radar, ki bo za generiranje čirika poleg nastavitve moči moduliranega signala in zveznega signala lahko še spreminjal obliko signala. Kot bodo pokazale analize v DS3 in DS4 bomo predlagali nov THz radar in ovrednotili kakovost rekonstruirane slike. V tem delu bomo preučili možnost implementiranja THz radarja v spotlight načinu, kjer bomo prilagodili geometrijo oddajanja in zajemanja signalov k tehnologiji spotlight. V tem delovnem sklopu bomo raziskali možnosti zajemanja THz podatkov s polarizacijo. Iz podatkov SAR vemo, da lahko s polariziranimi podatki dobimo več informacij o površju. Za polarizacijsko anteno bomo uporabili split loop resonator. Znano je, da ima takšna struktura visoko frekvenčno selektivnost in dobro duši bočne pasove.
Slovenian 
English