[發(fā)明專利]一種納米等離子體光譜成像方法、裝置及儀器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011255479.5
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112505021A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉嘯虎;王毅;章雅婷;張慶文
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州醫(yī)科大學(xué)
• 主分類號: G01N21/73
• 分類號: G01N21/73;G01N21/01
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王宇楊

1.一種納米等離子體光譜成像方法，其特征在于，包括：

基于預(yù)設(shè)的超陣列芯片對入射光信號進行調(diào)制；其中，所述超陣列芯片由三層陣列結(jié)構(gòu)構(gòu)成，具體包括：第一級的光譜感知單元、第二級的等離子體共振單元以及第三級的周期性納米尺寸的材料；所述光譜感知單元由排列緊密的若干個不同的所述等離子體共振單元構(gòu)成，每個等離子體共振單元具有不同的光譜響應(yīng)；所述周期性納米尺寸的材料具有局域表面等離子共振效應(yīng)，用于使得所述等離子體共振單元分別對應(yīng)產(chǎn)生不同的光譜響應(yīng)；

基于預(yù)設(shè)的光電探測器獲取經(jīng)所述超陣列芯片調(diào)制后的入射光信號；

利用預(yù)設(shè)的重建模型對所述調(diào)制后的入射光信號進行納米等離子體光譜成像的重建，獲得光譜圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米等離子體光譜成像方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的超陣列芯片對入射光信號進行調(diào)制，具體包括：

按照預(yù)定的方式將所述光譜感知單元在超陣列芯片上進行排列布局，獲取待測物的空間信息；

根據(jù)所述光譜感知單元中所述等離子體共振單元對應(yīng)光譜響應(yīng)的不同，分別獲取所述待測物上對應(yīng)位點的光譜信息，得到調(diào)制后的入射光信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米等離子體光譜成像方法，其特征在于，所述重建模型包括：稀疏重建模塊和光譜圖像重建模塊；

所述利用預(yù)設(shè)的重建模型對所述調(diào)制后的入射光信號進行納米等離子體光譜成像的重建，具體包括：

利用所述稀疏重建模塊，在所述等離子體共振單元對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，分別根據(jù)所述等離子體共振單元對應(yīng)的周邊單元特征信息，對所述光譜感知單元中的所有等離子體共振單元的成像信號進行重構(gòu)，獲得各個目標(biāo)區(qū)域的成像信號；

利用所述光譜圖像重建模塊，根據(jù)所述成像信號以及所述成像信號對應(yīng)的所述等離子體共振單元的不同光譜響應(yīng)，重建所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的入射光光譜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米等離子體光譜成像方法，其特征在于，還包括：通過改變所述等離子體共振單元周圍材料的光電特性、對應(yīng)的區(qū)域面積和/或所述光譜感知單元包含所述等離子體共振單元的數(shù)量及構(gòu)成方式，對所述光譜感知單元繼續(xù)進行調(diào)整，獲得滿足預(yù)設(shè)條件的目標(biāo)光譜感知單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米等離子體光譜成像方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的超陣列芯片對入射光信號進行調(diào)制，具體包括：

將所述等離子體共振單元以隨機排布的方式進行設(shè)置，構(gòu)成所述等離子體共振單元稀疏排列的不規(guī)則光譜感知超陣列

根據(jù)所述光譜感知超陣列中所述等離子體共振單元對應(yīng)光譜響應(yīng)的不同，分別獲取對應(yīng)位置的光譜信息，得到調(diào)制后的入射光信號；

相應(yīng)的，所述的納米等離子體光譜成像方法，還包括：

通過基于壓縮感知算法的重建模型對所述調(diào)制后的入射光信號進行重建，獲得光譜圖像。

6.一種納米等離子體光譜成像裝置，其特征在于，包括：

超陣列調(diào)制單元，用于基于預(yù)設(shè)的超陣列芯片對入射光信號進行調(diào)制；其中，所述超陣列芯片由三層陣列結(jié)構(gòu)構(gòu)成，具體包括：第一級的光譜感知單元、第二級的等離子體共振單元以及第三級的周期性納米尺寸的材料；所述光譜感知單元由排列緊密的若干個不同的所述等離子體共振單元構(gòu)成，每個等離子體共振單元具有不同的光譜響應(yīng)；所述周期性納米尺寸的材料具有局域表面等離子共振效應(yīng)，用于使得所述等離子體共振單元分別對應(yīng)產(chǎn)生不同的光譜響應(yīng)；

探測器信號采集單元，用于基于預(yù)設(shè)的光電探測器獲取經(jīng)所述超陣列芯片調(diào)制后的入射光信號；

重建單元，用于利用預(yù)設(shè)的重建模型對所述調(diào)制后的入射光信號進行納米等離子體光譜成像信號的重建，獲得光譜圖像。