[發(fā)明專利]基于量子點折射率調(diào)制的全光讀出紅外成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110135233.9
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102279054A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳剛;雷尼爾·馬丁尼;溫中泉;陳李
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/08
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于量子點折射率調(diào)制的全光讀出紅外成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)高速、高分辨率紅外成像，并能實現(xiàn)紅外光譜掃描。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，公開的紅外成像系統(tǒng)主要是基于熱輻射計原理和光電探測原理。然而，目前兩者都無法實現(xiàn)高分辨率成像，現(xiàn)有的紅外成像系統(tǒng)最高分辨率為1百萬像素，并且價格昂貴。基于熱輻射計原理紅外成像系統(tǒng)，分辨率低于1百萬像素，響應(yīng)速度慢（約為10^-3秒）；采用光電探測原理的紅外成像系統(tǒng)，如基于量子阱和量子點陣列結(jié)構(gòu)[見參考文獻(xiàn)1-4]的光電探測器，兩者均采用電讀出方式（即紅外光照射到量子阱或者量子點上，產(chǎn)生自由載流子，并形成光電流或者光電壓，測量相應(yīng)的電流或者電壓獲取相應(yīng)的紅外光強度信號），雖然具有很快的響應(yīng)速度（可達(dá)到10^-9秒以上），但由于設(shè)計和加工工藝上的因素，難以突破1百萬像素的分辨率?？傊?，現(xiàn)有技術(shù)無法實現(xiàn)高分辨率紅外成像，更難于同時實現(xiàn)高速、高分辨率紅外成像，也難以實現(xiàn)紅外光譜掃描。這大大限制了紅外成像系統(tǒng)的應(yīng)用和相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

1、Liu,?H.C.,?Quantum?Dot?Infrared?Photodetector.?Opto-electronics?review?11(1),1-5?(2003)；

2、Dong?Pan?and?Elias?Toweb,Photovoltaic?Quantum-dot?Infrared?Detectors,?Appl.?Phys.?Lett.76(22),?3301-3303(2000).?；

3、Lucjan?Jacak,?Pawel?Hawrylak,?Arkadiusz?Wójs,?Quantum?Dots,?Springer,?New?York,?1998.；

4、Mitsuru?Sugawara,?Self-Assembled?InGaAs/GaAs?Quantum?Dots,?Semiconductors?and?Semimetals,?Volume?60,?Academic?Press,?San?Diego,?USA,?1999.。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種高速、高分辨率、可實現(xiàn)光譜掃描的基于量子點折射率調(diào)制的全光讀出紅外成像系統(tǒng)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來加以實現(xiàn)：

基于量子點折射率調(diào)制的全光讀出紅外成像系統(tǒng)，它包括有紅外成像光學(xué)元件、調(diào)制光束合束器、量子點折射率調(diào)制器、光學(xué)移相器、激光光源、準(zhǔn)直透鏡或拋物面反射鏡、光學(xué)分束器、反射鏡、干涉光束合束器和近紅外光或可見光相機組成。

所述系統(tǒng)中各部件的光路關(guān)系如下：

所述成像系統(tǒng)分為兩個相對獨立的光路：分別是調(diào)制-讀出光路和參考光路；其中調(diào)制-讀出光路上沿入射光傳播方向的元件依次為：紅外成像光學(xué)元件、調(diào)制光束合束器、量子點折射率調(diào)制器、光學(xué)移相器、干涉光束合束器和近紅外光或可見光相機；參考光路上沿入射光傳播方向的元件依次為：激光光源、準(zhǔn)直透鏡或拋物面反射鏡、光學(xué)分束器和反射鏡。

系統(tǒng)通過紅外成像光學(xué)元件將紅外物體成像于量子點折射率調(diào)制器；由激光光源產(chǎn)生近紅外光或可見光，通過準(zhǔn)直透鏡或拋物面反射鏡準(zhǔn)直后，經(jīng)過光學(xué)分束器分為讀出光和參考光。

所述讀出光經(jīng)過調(diào)制光束合束器與物體在量子點折射率調(diào)制器上的紅外像重合，通過量子點折射率調(diào)制器的量子點三能級系統(tǒng)相位調(diào)制特性，紅外像的紅外光強信號被轉(zhuǎn)換成為讀出光的相位信號；該讀出光進(jìn)一步通過光學(xué)移相器產(chǎn)生一個附加的????????????????????????????????????????????????相位（其中n為任意整數(shù)，為圓周率）。

所述參考光通過反射鏡、干涉光束合束器與通過光學(xué)移相器之后的讀出光重合在近紅外光或可見光相機上。

通過近紅外光或可見光相機讀取參考光和讀出光的干涉光強，最終將讀出光攜帶的相位信號還原成為紅外圖像的光強信號，從而利用近紅外光或可見光相機獲取物體的紅外圖像。

所述量子點折射率調(diào)制器是由多層高密度量子點陣列結(jié)構(gòu)構(gòu)成的折射率調(diào)制器。