[發明專利]基于波長可調諧脈沖激光源的水下距離選通高光譜成像系統

有效

• 申請號: 202010529165.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111722248B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 朱小磊;張佳樂;賀巖;胡善江;馬劍;陸婷婷;陳衛標
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S17/894
• 分類號: G01S17/894;G01N21/25;G01S7/481;H01S3/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于波長可調諧脈沖激光源的水下距離選通高光譜成像系統，其特征在于：包括脈沖激光照明裝置(1)、距離選通控制器(2)、增強型電荷耦合器件(3)、數據處理器(4)；

所述的脈沖激光照明裝置(1)，用于對被探測的水下區域進行照明，其輸出的脈沖激光波長可在水體光譜能量衰減較小的400-600nm可見光波段內進行連續快速調諧，并將脈沖出光時刻信息傳輸給距離選通控制器(2)；

所述的距離選通控制器(2)，用于接收來自不同距離的反射或散射光，通過控制增強型電荷耦合器件(3)的觸發曝光時刻相對于脈沖激光照明裝置(1)的脈沖出光時刻的延時，使得增強型電荷耦合器件(3)對相應距離的反射或散射光成像；

所述的增強型電荷耦合器件(3)，用于對水下區域的同一目標進行多次曝光，每次曝光都把來自距離選通控制器(2)的分別屬于不同光譜波段或距離的返回光記錄下來，并將每次曝光所拍攝的距離選通目標圖像傳輸給數據處理器(4)；

所述的數據處理器(4)，用于將增強型電荷耦合器件(3)所拍攝到的不同光譜波段和距離的目標圖像匹配起來，從而實現波段掃描式高光譜三維成像。

2.根據權利要求1所述的一種基于波長可調諧脈沖激光源的水下距離選通高光譜成像系統，其特征在于：所述的脈沖激光照明裝置(1)，包括泵浦激光源(11)、光學參量振蕩器(12)、分束器(13)；

所述的泵浦激光源(11)，為光學參量振蕩器(12)提供354.8nm或其他短波長的泵浦脈沖激光；

所述的光學參量振蕩器(12)，用于進行非線性頻率變換，通過連續快速地改變決定輸出信號光波長的相位匹配角來進行波長調諧，從而產生波長可在400-600nm波段內連續快速調諧的信號脈沖激光；

所述的分束器(13)，用于把信號激光和殘余的泵浦激光分離開來，將信號激光作為波長可調諧的照明激光輸出，并用殘余的泵浦激光來確定脈沖出光時刻信息。

3.根據權利要求2所述的一種基于波長可調諧脈沖激光源的水下距離選通高光譜成像系統，其特征在于：所述的光學參量振蕩器(12)，包括平面腔鏡(121)、參量晶體(122)、輸出耦合鏡(123)、轉臺(124)、電機(125)；

所述的平面腔鏡(121)，鍍有對400-600nm信號光波長的高反射膜和對泵浦光及空閑光波長的高透射膜，泵浦脈沖激光經過它注入光學參量振蕩器(12)；

所述的參量晶體(122)，放置在所述的轉臺(124)上，泵浦激光束對于參量晶體(122)的入射角度隨著轉臺(124)的快速旋轉而變化，進而改變決定輸出信號光波長的相位匹配角，實現連續快速的波長調諧；

所述的輸出耦合鏡(123)，鍍有對400-600nm信號光波長的部分反射膜和對泵浦光及空閑光波長的高透射膜，信號脈沖激光經過它輸出光學參量振蕩器(12)，并與平面腔鏡(121)共同確保只有信號激光能夠在光學參量振蕩器(12)中振蕩起來；

所述的轉臺(124)，用于放置參量晶體(122)，并能快速旋轉；

所述的電機(125)，用于驅動轉臺(124)進行快速旋轉。