超快光參量圖像放大的方法及其設備技術

一種超快光參量圖像放大的方法及其設備，其將激光器ＹＤＦＬ發出的紅外光經光波導ＰＰＬＮ倍頻，產生的倍頻光作為光參量放大器的泵浦光，剩余的紅外光作為信號光。信號光透過雙色鏡照射至目標物體，經共焦成像系統成像后，透過雙色鏡注入光學參量放大器；泵浦光經雙色鏡后反射至延遲線，調節至與信號光同步，再經雙色鏡反射入光學參量放大器。光學參量放大器輸出的泵浦光經雙色鏡后被反射掉；光學參量放大器輸出的信號光和閑頻光透過雙色鏡，經透鏡成像于ＣＣＤ相機上。本發明專利技術解決了背景技術中探測深度有限或空間分辨率較低的技術問題。本發明專利技術結構緊湊，能連續、快速地對目標進行多幅成像放大，使多幅再現疊加平均。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種超快光參量圖像放大的方法及其設備。
技術介紹
光學相干x斷層攝影技術，目，生物醫學領域中的應用較為成熟。它采用的是彈 道光子成像，探測深度有限，僅為1 2咖。無織得生物組織厚度為幾個mm甚至cm量 級的圖像。采用蛇行光子成像，對生物組織的探測深度可提高到M^M，但空間^f 1 ^氐。
技術實現思路
本專利技術的目的在于掛共一種超決光#*圖像放大的方法及其設備，其解決了背景技 術中探測深度有P艮或空間^fJ辛^^低的技術問題。 本專利技術的技術解決方案是一種超快光參量圖像放大方法，其牛^t處在于，該方法的實現步驟包括(1) 光源激光器YDFL發出的紅外^i^光波導PPLN倍頻，產生的倍頻光作為 光參量放大器OPA的泵浦光PR1 ，剩余的紅外光作為信號光SR1;(2) 泵浦光PR1和信號光SR1通ii^色鏡Dl后相分離(2. l)信號光SRl MX又色鏡D1照J寸至目標物體O，經共焦成像系統CF成像后， 再ig^色鏡D2注入光學MJ文大器OPA中；(2. 2)泵浦光PR1纟頓色鏡Dl后蹄至Ei^ VDL,經!2iE^ VDL調節至與信 號光SR1同步，再經雙色鏡D2反針注入光學參量放大器OPA中；(3) 經光學參M^文大器OPA放大后輸出的光分為三部分其一是放大圖像的信號 光SR2，其二是閑頻光IR，其三題除的泵浦光PR2;(4) 經光學M^文大器OPA放大輸出的泵浦光PR2M^色鏡D3后被MM掉； 經光學#*放大器OPA放大輸出的放大圖像的信號光SR2和閑頻光IR貝Uiffl^色鏡 D3，經成f鍵鏡L成像于CCD相機C上。一種實1UL^超快光參量圖像放大方法的設備，^ttfe處在于，它包括光源，該 光源由光波導PPLN與激光器YDEL耦合鄉M;戶 光波導PPLN的輸出 上^5有 雙色鏡D1;戶;f^X色鏡Dl的EI寸皿上體有^^VDL， W^VDL的輸出光路上設置有雙色鏡D2，戶;ft^又色鏡D2的MI^^各上i體有光學參SJ文大器OPA，就學參動文大器opa體于共焦成像系統cf的后焦平面上；戶; ^色鏡Dl謝 上設置有目標物體O，戶腿的目標物體O同時位于共焦成像系統CF的前焦平面上；戶脫共焦成像系統cf的二^^距處的像平面上設置有劍titf竟l，戶;M成ftiif竟l的二倍焦距處的像平面上設置有ccd相機c。上述激光器YDFL以采用高重復率、高功率的摻鐿光纖激光器為佳。 戰光波導PPLN以采用周期極化的鈮,里晶體為倍頻晶體的倍頻裝置為佳。 上述共焦成像系統CF是由兩個凸透鏡構成的共焦成像系統。 JL^光學參量放大器OPA以細BBO晶體為非線性晶體的光學參S^大器為佳。 本專利技術具有以下優點1. 結構緊湊，體積小。2. 性能穩定，可靠性高。3. 功耗低，功率大，效率高。4. 倉鏈續地、快速土W"目豐就行多幅成像放大，使多幅再現疊加平均，隨機光子噪 聲的影響小。5. 在光鐘圖像放^l程中能^f言噪比不變，即可以對圖像信號進行無噪聲放大。6. 利于高速圖像的獲取。7. 所獲得的目標光學放大圖像信噪比高、空間時間^f,率高、靈驗高。 附圖說明圖1為本專利技術光參量圖像放大系統的結構原理示意圖。附圖標號說明ydfl-激光器，ppln-光波導，D1-雙色鏡，o目標物體，cf-共 焦成像系統，D2-雙色鏡，VDL-延跳OPA-光學參量放大器，D3-雙色鏡，L-成像 透鏡，CHXD相機；PRl-泵浦光，SRl-信號光，PR2-泵浦光，SR2-信號光，IR-閑頻 光；Ol-物平面，II-像平面，12-像平面，FT-傅立葉平面。光頻率。光學#*^文大器鵬個妙1(沖泵浦倉 微弱光學圖像信號進行放大，禾傭 光學參*^^1^行圖像增強的方法稱為光#*圖像放大。光# 圖像放大產生的放大 圖像和共厄圖像是孿生圖像，可應用于量子圖像相關領域。光參量圖像放大可用做激光雷達探測的前端接收器，將來自遠處的微弱光學圖像信號放大。光鍾圖像放^r微弱光學圖像信號進行放大，增加了圖像的纟跛，而不改變圖像的信噪比，即沒有引入噪聲。 對于檢測損傷域值低的目標物體fOT光M圖像放大的方S^測，既能,M嘗由于信號太弱損失的^f,率和信噪比，又能做到對目標物體的無損傷探測。以光參量圖像放大作 為時間門，以蛇形光子成像，根據光子纟劍翻牙介質后至魅探測器時間的不同，用光學 參*^大器(^八又寸不同時間至噠的光:？^行參量放大，可以獲得低噪聲、高增益以及分辨率比較高的圖像。光學參fi^文大器OPA用作超決時間門，可以ftit像在ps時間內曝光，因此可用于超快領域的空間和時間成像。采用光M圖像放;W生物組織的邀寸光進行成像分析，可以獲得生物雜只在形態和結構方面的時間和空間^fj信息。 參見附圖1，本專利技術超決光參量圖像放大方法實施例的實現步驟如下(1) 光源以激光器YDFL發出的人s:1050nm的紅外光，經光波導PPLN倍頻， 所產生的入p=525nm的倍頻光作為光參量放大器OPA的泵浦光PR1;以剩余的入s= 1050^的紅外光作為信號光SRI 。(2) 泵浦光PRl和信號光SRl通i^又色鏡Dl后相分離(2.1)信號光SR1 M^又色鏡Dl照鵬目標物體O，經共焦成像系統CF成像后， 再iffl^(色鏡D2注入光學參量放大器OPA中o(2.1)泵浦光PR1纟^X色鏡Dl后誕寸SMifi^ VDL，經MiS^ VDL調節至與〈言 號光SR1同步，再^^色鏡D2反針SA光學參M^大器OPA中。VDL用于調 節不同時間歪U達其BBO晶體的泵浦光PRl，使之與信號光SR1相位匹配，貝恍學録 放大器OPA就可以選M3i目標物體O的不同的光子it行放大。(3) 經光學M^大器OPA放大后輸出的光分為三部分其一是放大圖像的信號 光SR2，其二是入i:525nm的閑頻光IR，其三錢除的泵浦光PR2。(4) 經光學參l^文大器OPA放大輸出的泵浦光PR2 ililX又色鏡D3后被劍寸掉。 經光學M^文大器OPA放大輸出的放大圖像的信號光SR2和閑/ : IR貝UM^(色鏡 D3，經成^3t鏡L成像于CCD相機C上。參見附圖1，本專利技術超決光 圖像放大設備主要包括光源。光源由光波導PPLN 與激光器YDFL耦^iW，該光源結構簡單，穩定性好。激光器YDFL為高重復率、高 功率的^#|意光纖激光器，樂Jc沖寬度200ps，中心波長1050nm，單脈沖育糧60uJ、重復 率3Khz。雙色鏡Dima于光波導PPLN的輸出皿上。光波導PPLN是以周期極化的 鈮酸鋰(PPLN)晶體作為倍頻晶體的倍皿置。Mi^VDL設置于雙色鏡Dl的g ^ 各上，EM^VDL的輸出^5各上設置有雙色鏡D2。光學#*^文大器OPA ，于雙 色鏡D2的反射^5各上荊立于共焦成像系統CF的后焦平面上。光學M放大器OPA是 以BBO晶體為非線性晶體光學參i^文大器。光學MJ文大器OPA是光學録圖像增強的關鍵器件，采用BBO晶體作為光學# 放大器OPA糊戰性晶體，通逝空制BBQ 晶體的方位角，可調節光學參S^大器OPA的相位匹配。光學參量放大器OPA相位匹 配范圍寬，非線性系數大，損傷閾值高，會辦有選擇的對圖像的不同的空間頻率范圍進 行放大。完全相位匹配時，光學參量放大器OPA對圖像的低頻范圍放大，用作低通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超快光參量圖像放大方法，其特征在于，該方法的實現步驟包括：（１）光源：激光器ＹＤＦＬ發出的紅外光經光波導ＰＰＬＮ倍頻，產生的倍頻光作為光參量放大器ＯＰＡ的泵浦光ＰＲ１，剩余的紅外光作為信號光ＳＲ１；（２）泵浦光ＰＲ１和信號光ＳＲ１通過雙色鏡Ｄ１后相分離；（２．１）信號光ＳＲ１透過雙色鏡Ｄ１照射至目標物體Ｏ，經共焦成像系統ＣＦ成像后，再透過雙色鏡Ｄ２注入光學參量放大器ＯＰＡ中；（２．２）泵浦光ＰＲ１經雙色鏡Ｄ１后反射至延遲線ＶＤＬ，經延遲線ＶＤＬ調節至與信號光ＳＲ１同步，再經雙色鏡Ｄ２反射注入光學參量放大器ＯＰＡ中；（３）經光學參量放大器ＯＰＡ放大后輸出的光分為三部分：其一是放大圖像的信號光ＳＲ２，其二是閑頻光ＩＲ，其三是剩余的泵浦光ＰＲ２；（４）經光學參量放大器ＯＰＡ放大輸出的泵浦光ＰＲ２通過雙色鏡Ｄ３后被反射掉；經光學參量放大器ＯＰＡ放大輸出的放大圖像的信號光ＳＲ２和閑頻光ＩＲ則透過雙色鏡Ｄ３，經成像透鏡Ｌ成像于ＣＣＤ相機Ｃ上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉紅軍，馬云振，趙衛，王屹山，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：87[中國|西安]