[發明專利]一種頻域鬼成像光譜檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202111339117.9
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN113890624A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 唐震宙;趙家寧;潘時龍;邵琨麟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04B10/572
• 分類號: H04B10/572
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發明公開了一種頻域鬼成像光譜檢測方法，采集待測目標在頻域預編碼結構光場中的光強信息，然后通過將采集到的光強信息與所述頻域預編碼結構光場作互相關運算以重建出待測目標頻譜；所述頻域預編碼結構光場的生成方法如下：利用色散傅里葉變換對光脈沖進行時域拉伸，然后用預設的偽隨機編碼對時域拉伸后的光脈沖進行時域上的強度調制。本發明還公開了一種頻域鬼成像光譜檢測裝置。相比現有技術，本發明通過色散拉伸結合強度調制的方式，以低成本手段實現對頻域光場的偽隨機編碼，無需使用可編程光濾波器，從而在頻域鬼成像無需高成本探測器的基礎上，進一步降低系統的調制成本，實現對頻譜目標的高分辨低成本探測。

技術領域

本發明涉及一種光譜檢測方法，尤其涉及一種頻域鬼成像光譜檢測方法。

背景技術

鬼成像技術是一種通過光場強度的關聯測量非局域地獲得物體目標的新型成像手段。通過對區別于有無經過目標的兩束光路得到的光場分布和積分結果進行互相關計算，可以以超出系統帶寬限制的頻率傳輸信號，具有可成像波段范圍廣，能抵抗惡劣環境干擾，實現超高分辨成像等優點。由于時空頻之間的對偶關系，近年來鬼成像逐漸擴展到時頻域，能夠在單臂架構中，通過預設對應域的結構光場編碼，經過探測目標之后，利用單個慢速探測器的積分測量結果與編碼光場之間的互相關計算實現對應域目標信號恢復，為實現時頻域目標的低成本高分辨探測成像提供了全新、可行的解決方案。

頻域鬼成像通過對光場頻譜強度進行關聯測量實現目標頻譜信息的獲取。其中，對光場的頻譜強度分布進行高分辨的編碼是實現頻域鬼成像光譜檢測的關鍵。目前已提出的頻域鬼成像編碼方案包括：(1)利用超連續譜光源自身的光譜隨機強度波動作為編碼信息；(2)通過可編程光濾波器對寬譜光源進行頻譜強度的偽隨機調制編碼。然而，前者的編碼信息未知，需要設立單獨的參考臂，通過高速探測同步獲取對應頻譜的強度波動，再與積分得到的強度作互相關運算實現目標頻譜的檢測；而后者受限于可編程光濾波器的分辨率和調制速度，不僅難以實現快速、高精度的頻譜強度編碼，也難以降低系統檢測成本，限制了頻域鬼成像光譜檢測方案的發展與應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種頻域鬼成像光譜檢測方法，采用色散拉伸傅里葉變換技術以低成本的方式實現頻域鬼成像中光場頻譜強度的偽隨機編碼，從而實現對頻域目標的低成本高分辨率探測。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種頻域鬼成像光譜檢測方法，采集待測目標在頻域預編碼結構光場中的光強信息，然后通過將采集到的光強信息與所述頻域預編碼結構光場作互相關運算以重建出待測目標頻譜；所述頻域預編碼結構光場的生成方法如下：利用色散傅里葉變換對光脈沖進行時域拉伸，然后用預設的偽隨機編碼對時域拉伸后的光脈沖進行強度調制。

優選地，通過大色散啁啾光纖光柵實現所述時域拉伸。

優選地，使用馬赫曾德爾調制器實現所述強度調制。

優選地，使用鎖模激光器生成所述光脈沖。

優選地，時域拉伸后的相鄰光脈沖之間互不重疊。

基于同一發明構思還可以得到以下技術方案：

一種頻域鬼成像光譜檢測裝置，包括：用于生成頻域預編碼結構光場的結構光生成模塊，用于采集待測目標在所述頻域預編碼結構光場中的光強信息的光強采集模塊，用于通過將采集到的光強信息與所述頻域預編碼結構光場作互相關運算以重建出待測目標頻譜的互相關運算模塊；所述結構光生成模塊包括：

色散拉伸模塊，用于利用色散傅里葉變換對光脈沖進行時域拉伸；

強度調制器，用于用預設的偽隨機編碼對時域拉伸后的光脈沖進行強度調制。

優選地，所述色散拉伸模塊為大色散啁啾光纖光柵。

優選地，所述強度調制器為馬赫曾德爾調制器。