[發明專利]一種用于水下的非線性光譜成像系統與方法

有效

• 申請號: 201710481513.2
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107192453B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 李學龍;高曉惠;胡炳樑;王楠;劉紅軍;周安安;冷寒冰
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

1.一種用于水下的非線性光譜成像系統，包括沿光路依次設置的前置光學系統(1)、準直鏡(2)、第一分光元件、DMD或空間光調制器(4)、第二分光元件及成像鏡(6)；

其特征在于：

還包括隨機共振系統和微光探測器(7)；

所述微光探測器(7)位于成像鏡(6)的焦平面處，用于探測圖像信息并將圖像信息反饋至隨機共振系統；

所述隨機共振系統包括非線性晶體單元(8)與反饋電壓調整系統；所述非線性晶體單元(8)位于前置光學系統(1)的一次像面處，用于對光信號進行非線性調制；所述反饋電壓調整系統與微光探測器(7)及非線性晶體單元連接，用于根據微光探測器(7)反饋的圖像信息調整非線性晶體單元(8)的電壓。

2.根據權利要求1所述的用于水下的非線性光譜成像系統，其特征在于：非線性晶體單元(8)包括四種不同的非線性晶體，排列為田字形放置于前置光學系統(1)的一次像面處，所述非線性晶體單元能夠沿其中心軸轉動。

3.根據權利要求2所述的用于水下的非線性光譜成像系統，其特征在于：四種不同的非線性晶體分別在不同的窄帶范圍內具有隨機共振能力，四種不同的非線性晶體組合能夠在可見光范圍內實現隨機共振。

4.根據權利要求1-3任一所述的用于水下的非線性光譜成像系統，其特征在于：所述第一分光元件與第二分光元件均為光柵。

5.根據權利要求4所述的用于水下的非線性光譜成像系統，其特征在于：所述微光探測器(7)為EMCCD、SCMOS、CCD或ICCD。

6.一種基于權利要求1-5任一所述的用于水下的非線性光譜成像系統的水下的非線性光譜成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：光源發射的激光經景物反射后進入前置光學系統(1)，前置光學系統(1)將入射光信號成像在非線性晶體單元(8)上，非線性晶體單元(8)對入射光進行非線性調制后，經過準直鏡(2)準直到達第一分光元件，第一分光元件對經過非線性調制和準直的光信號進行位移及色散分光，色散分光后的光信號經過DMD或空間光調制器(4)的編碼調制，然后再經過第二分光元件的反向位移和色散匯聚作用，得到編碼后的圖像數據，編碼后的圖像數據經過成像鏡(6)成像于微光探測器(7)，微光探測器(7)獲得景物的圖像信息；

步驟二：微光探測器(7)將圖像信息發送至反饋電壓調整系統；

步驟三：反饋電壓調整系統根據圖像信息調節非線性晶體單元(8)的電壓，判斷微光探測器(7)輸出圖像的變化，直至獲得清晰的圖像。

7.根據權利要求6所述的用于水下的非線性光譜成像系統的水下的非線性光譜成像方法，其特征在于：所述步驟三包括逐步調節四個非線性晶體電壓的步驟。

8.根據權利要求7所述的用于水下的非線性光譜成像系統的水下的非線性光譜成像方法，其特征在于，具體通過：

1)光源發射的激光經景物反射后進入前置光學系統(1)；

2)以用于水下的非線性光譜成像系統中心為軸線，以90度為間隔，旋轉成像系統，使得入射光信號依次通過四個非線性晶體，再分別依次通過準直鏡(2)、第一分光元件、DMD或空間光調制器(4)、第二分光元件及成像鏡(6)，成像于微光探測器(7)；

3)微光探測器(7)獲得四次測量結果的圖像信息，拼接后形成全視場圖像信息；

4)微光探測器(7)將全視場圖像信息反饋至反饋電壓調整系統；

5)觀察微光探測器(7)輸出圖像的變化，反饋電壓調整系統根據圖像信息分別調整四個非線性晶體的電壓，直至獲得清晰的圖像。

9.根據權利要求6-8任一所述的用于水下的非線性光譜成像系統的水下的非線性光譜成像方法，其特征在于：所述光源為超連續譜白光激光器。