【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及超快成像技術(shù)，具體涉及一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)及成像方法。
技術(shù)介紹
1、超快成像技術(shù)由傳統(tǒng)的高速攝影技術(shù)發(fā)展而來，并逐漸實現(xiàn)了更高的分辨率和精度。傳統(tǒng)高速攝影技術(shù)如數(shù)字式高速變像管受限于機械快門速度、光電子系統(tǒng)帶寬限制，難以實現(xiàn)皮秒級和更快時間分辨的超高速成像。目前，高速變像管的條紋相機雖然已達到200fs的超高時間分辨率，但其只能實現(xiàn)目標的一維成像，而分幅相機雖然可以實現(xiàn)二維成像，但由于其受限于選通電壓，進而限制了分辨率的提高。
2、目前，基于電光偏轉(zhuǎn)的超快脈沖分幅成像技術(shù)，結(jié)合多脈沖序列和晶體自身的調(diào)制折射率偏轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)成像過程較低損耗以及自由調(diào)制時間分辨和空間分布的特點，能夠以低成本、高速緊湊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)超快成像。但由于電光晶體的偏轉(zhuǎn)角度與電光晶體的尺寸結(jié)構(gòu)、施加電壓相關(guān)，導(dǎo)致現(xiàn)有的電光晶體偏轉(zhuǎn)角度較小，而電光晶體偏轉(zhuǎn)角度較小會帶來分幅圖像未完全分離以及壓縮感知問題，這限制了二維高空間分辨率圖像的超快分辨，同時也對高壓電壓源的響應(yīng)速度提出了挑戰(zhàn)。行業(yè)內(nèi)通常通過轉(zhuǎn)鏡式增大偏轉(zhuǎn)角或重疊光束的壓縮感知成像解決電光晶體偏轉(zhuǎn)角度較小的問題，但這兩種方式由于掃描速度不足，使得系統(tǒng)的響應(yīng)速度與成像質(zhì)量顯著降低，進而降低了超快成像的準確性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有基于電光偏轉(zhuǎn)的超快脈沖分幅成像技術(shù)存在的電光晶體偏轉(zhuǎn)角度較小帶來的分幅圖像未完全分離以及壓縮感知問題，以及通過轉(zhuǎn)鏡式增大偏轉(zhuǎn)角或重疊光束的壓縮感知成像解決電光晶體偏轉(zhuǎn)角度較小的問
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供的技術(shù)解決方案如下：
3、一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特殊之處在于，包括同步脈沖發(fā)生器、信號控制單元、脈沖激光器、光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)控制電路、cmos積分采集裝置以及圖像處理單元；
4、所述信號控制單元，用于控制同步脈沖發(fā)生器同步產(chǎn)生兩組時序觸發(fā)信號；
5、所述脈沖激光器和偏轉(zhuǎn)控制電路的控制信號輸入端分別連接同步脈沖發(fā)生器的兩個輸出端，用于通過兩組時序觸發(fā)信號同步定時觸發(fā)脈沖激光器和偏轉(zhuǎn)控制電路，使脈沖激光器輸出序列脈沖激光，使偏轉(zhuǎn)控制電路生成大小不同的序列電壓；
6、所述光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括鈮酸鋰晶體、上電極陣列和下電極陣列；上電極陣列包括m個三角上電極和m個第一接地電極，下電極陣列包括m個三角下電極和m個第二接地電極，m≥2；三角上電極、第一接地電極、三角下電極以及第二接地電極形狀大小均相同；m個三角上電極與m個第二接地電極沿激光傳輸方向反向交錯設(shè)置在鈮酸鋰晶體上表面，m個第一接地電極與m個三角下電極反向交錯設(shè)置在鈮酸鋰晶體下表面；m個第一接地電極與m個三角上電極的位置一一對應(yīng)，m個第二接地電極與m個三角下電極的位置一一對應(yīng)；
7、所述鈮酸鋰晶體的側(cè)面位于脈沖激光器的出射光路上，且待測樣品放置于脈沖激光器和鈮酸鋰晶體之間，使序列脈沖激光加載了待測樣品不同時刻瞬態(tài)信息后，依次入射至鈮酸鋰晶體內(nèi)部；
8、所述三角上電極和三角下電極分別與偏轉(zhuǎn)控制電路的電壓輸出端連接，用于向鈮酸鋰晶體施加序列電壓，使不同時刻經(jīng)過鈮酸鋰晶體的脈沖激光實現(xiàn)不同角度的偏轉(zhuǎn)，形成多束偏轉(zhuǎn)激光；
9、所述cmos積分采集裝置位于多束偏轉(zhuǎn)激光的光路上，用于對多束偏轉(zhuǎn)激光進行采集，獲得待測樣品不同時刻瞬態(tài)信息的分幅圖像；
10、所述圖像處理單元的輸入端連接cmos積分采集裝置的輸出端，用于對各分幅圖像進行分析處理，獲得待測樣品的超快過程成像。
11、進一步地，所述光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)還包括第一平面鏡和第二平面鏡；
12、所述第一平面鏡、第二平面鏡依次位于多束偏轉(zhuǎn)激光的光路上，且第一平面鏡的入射面與鈮酸鋰晶體的出射面之間的夾角為α，第二平面鏡的入射面與鈮酸鋰晶體的出射面之間的夾角為180°-α或者180°-α+β，其中α取30°～60°，β的取值小于等于15°，用于使多束偏轉(zhuǎn)激光依次經(jīng)第一平面鏡、第二平面鏡反射后實現(xiàn)分幅成像的預(yù)設(shè)間距要求；
13、所述cmos積分采集裝置位于多束偏轉(zhuǎn)激光經(jīng)第二平面鏡反射后的光路上；
14、所述第一平面鏡和第二平面鏡之間的距離應(yīng)使經(jīng)第一平面鏡44和第二平面鏡反射的光不相互發(fā)生干涉。
15、進一步地，所述α＝45°；
16、所述脈沖激光器采用半導(dǎo)體脈沖激光器；
17、所述鈮酸鋰晶體的透射率為370～5000nm>68％，吸收損耗<0.1％。
18、進一步地，所述鈮酸鋰晶體的上表面和下表面分別設(shè)置有二氧化硅薄膜；
19、所述三角上電極和第二接地電極設(shè)置在鈮酸鋰晶體上表面的氧化硅薄膜上；
20、所述三角下電極和第一接地電極設(shè)置在鈮酸鋰晶體下表面的氧化硅薄膜上。
21、進一步地，還包括沿光路傳輸方向依次設(shè)置在所述脈沖激光器和待測樣品之間的準直鏡和氟化物玻璃光纖。
22、進一步地，所述光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)還包括第一接出電極、第二接出電極、第三接出電極以及第四接出電極；
23、m個三角上電極通過第一接出電極與偏轉(zhuǎn)控制電路的電壓輸出端連接，m個三角下電極通過第二接出電極與偏轉(zhuǎn)控制電路的電壓輸出端連接；
24、m個第二接地電極通過第三接出電極接地，m個第一接地電極通過第四接出電極接地。
25、進一步地，所述三角上電極、第一接地電極、三角下電極以及第二接地電極均為等腰三角形。
26、另外，本專利技術(shù)還提供了一種全固態(tài)超快電光分幅成像方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：
27、步驟1，搭建上述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，將待測樣品放置于脈沖激光器和鈮酸鋰晶體之間，并使待測樣品位于脈沖激光器的出射光路上；
28、步驟2，通過信號控制單元控制同步脈沖發(fā)生器在固定時間同步產(chǎn)生兩路時序觸發(fā)信號，以同步觸發(fā)脈沖激光器和偏轉(zhuǎn)控制電路；脈沖激光器出射的序列脈沖激光依次經(jīng)過待測樣品加載其不同時刻的瞬態(tài)信息后，再入射至鈮酸鋰晶體內(nèi)部；偏轉(zhuǎn)控制電路生成的大小不同的序列電壓通過上電極陣列和下電極陣列同步施加在鈮酸鋰晶體上，使加載了待測樣品不同時刻瞬態(tài)信息的序列脈沖激光依次經(jīng)過鈮酸鋰晶體時，實現(xiàn)不同角度的偏轉(zhuǎn)，獲得多束含有待測樣品不同時刻瞬態(tài)信息的偏轉(zhuǎn)激光；
29、步驟3，cmos積分采集裝置采集多束偏轉(zhuǎn)激光，獲得待測樣品不同時刻瞬態(tài)信息的分幅圖像；
30、步驟4，圖像處理單元根據(jù)待測樣品不同時刻瞬態(tài)信息的分幅圖像進行分析處理，獲得待測樣品的超快過程成像。
31、進一步地，步驟3具體為：
32、調(diào)節(jié)第一平面鏡和第二平面鏡之間的夾角，以滿足分幅成像的預(yù)設(shè)間距要求，cmos積分采集裝置采集依次經(jīng)第一平面鏡、第二平面鏡反射后的滿足分幅成像的預(yù)設(shè)間距要求的多束偏轉(zhuǎn)激光，獲得待測樣品不同時刻瞬態(tài)信息的分幅圖本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
8.一種全固態(tài)超快電光分幅成像方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像方法，其特征在于，步驟3具體為：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像方法，其特征在于，步驟4具體為：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種全固態(tài)超快電光分幅成像系統(tǒng)，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張曉浩，王博，鄭錦坤，曹偉偉，白永林，陳震，白曉紅，鞠子尚，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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