一种可重构的空间分幅成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种可重构的空间分幅成像装置，属于超快成像技术领域。包括准直光学系统、空间分束系统、滤波系统、成像接收系统和图像采集系统；目标光束经过所述准直光学系统进入所述空间分束系统后，被所述空间分束系统阵列成多束不同传播方向的子光束，各所述子光束被所述窄带滤波系统滤波后，分别被所述成像接收系统成像在所述图像采集系统的不同位置上，所述图像采集系统接收各所述子光束的图像并输出。通过采用空间分束系统，实现了系统分幅数量的灵活调整，大大降低了系统的装调难度和生产制造成本，使系统具备可重构的特性。

A Reconfigurable Spatial Scattering Imaging Device

The utility model relates to a reconfigurable spatial framing imaging device, which belongs to the field of ultrafast imaging technology. The system comprises a collimating optical system, a spatial beam splitting system, a filtering system, an imaging receiving system and an image acquisition system. After the target beam passes through the collimating optical system and enters the spatial beam splitting system, the target beam is arrayed by the spatial beam splitting system into multiple sub-beams with different propagation directions, and each sub-beam is filtered by the narrowband filtering system and then separately filtered by the imaging receiving system. The image acquisition system receives and outputs images of each sub-beam at different positions of the image acquisition system. Through the use of space beam splitting system, the flexible adjustment of the number of system segments is realized, which greatly reduces the difficulty of system installation and adjustment and the cost of production and manufacturing, and makes the system reconfigurable.

【技术实现步骤摘要】
一种可重构的空间分幅成像装置
本技术涉及一种可重构的空间分幅成像装置，属于超快成像

技术介绍
相较于其他高速成像技术，全光成像技术能够实现更高的时间分辨率和空间分辨率，能够实现超快成像。现有技术中，全光成像技术主要包括基于泵浦-探测技术的超快成像技术、STAMP(SequentiallyTimedAll-opticalMappingPhotography，序列时间映射全光超快成像)技术和SF-STAMP(SequentiallyTimedAll-opticalMappingPhotographyutilizingSpectralFiltering，基于光谱滤波的序列时间映射全光超快成像)技术。基于泵浦-探测技术的超快成像技术，其时间分辨率由探测光脉冲宽度决定，但该技术通过获取多个周期内的不同片段重现一个完整周期内的现象，仅适用于获取可重复的超快现象，无法用于捕捉单次的、无规律的超快现象。STAMP技术是目前世界上最快的2D超快成像技术，可以捕捉亚皮秒量级的超快现象，成像质量高，同时，其成像方式为单次爆发成像，即通过单次脉冲完成整个成像过程，能够用于捕捉如爆炸、细胞相互作用、酶反应等概率性或复杂性的非周期性重复的超快现象。但由于系统潜望镜结构制作较为复杂，该技术目前实现的分幅数量只能达到6幅。为了克服STAMP技术中分幅数量不足的缺陷，SF-STAMP技术采用DOE(DiffractiveOpticalElements，衍射光学元件)结构将分幅数量提高到了25幅，时间分辨率达到133fs。如图1所示，为SF-STAMP系统结构示意图，整个系统为一个4f系统，所述装置包括傅里叶变换透镜1、DOE2、窄带BPF(Band-passfilter，带通滤波器)3、成像镜头4和图像传感器5。待测物体6位于傅里叶变换透镜1的前焦面，DOE2位于傅里叶变换透镜1的后焦面，位于成像镜头4的前焦面。来自待测物体6的啁啾脉冲探测光经过傅里叶变换透镜1准直通过DOE2空间分束成子光束阵列，每一个子光束以不同角度继续传播；窄带BPF3与DOE2的相对偏转使得不同子光束相对窄带BPF3的入射角各不相同，从而使得各子光束经过窄带BPF3后，分别成为具有不同中心波长的窄带子光束；之后，经过滤波的各子光束分别通过成像镜头4同时成像在成像镜头4后焦面的图像传感器5的不同位置上。通过这样的设置，使得目标不同波长的图像被同时记录在图像传感器的不同位置上，实现单次爆发成像。然而，采用DOE实现分幅时，SF-STAMP系统的分幅数量由选定的DOE唯一确定，无法调整；需要实现不同的分幅数量时，必须选用不同的DOE，且更换DOE后需要重新进行调试，耗费大量人力物力。并且，DOE需要进行特殊定制，为了实现更高的分幅数量时，需要定制的DOE的价格极为昂贵，大大提高了系统的生产加工成本。现有技术中通常采用窄带滤波器件作为窄带滤波器，为了实现小于1nm左右窄带滤波功能，窄带滤波器件的表面需要镀上百层膜，其加工工艺极为复杂，生产难度极大，我国目前仍没有成熟的加工工艺，相关元件仍需要进口，这也大大提高了系统的生产加工成本，严重限制了超快成像技术的发展。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术存在适用范围窄且加工工艺复杂的问题，提供一种可重构的空间分幅成像装置。该装置分幅数量可调，适用范围广，在不同工作条件下无需进行元件更换，相对于现有技术能够有效降低系统的生产制造和使用成本。本技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种可重构的空间分幅成像装置，包括：准直光学系统、空间分束系统、滤波系统、成像接收系统和图像采集系统。来自待测物体的啁啾脉冲入射光束经过所述准直光学系统后，被所述空间分束系统分成在空间内呈二维阵列分布的多束子光束，各所述子光束被所述滤波系统滤波后，分别被所述成像接收系统成像在所述图像采集系统的不同位置上，所述成像模块接收各所述子光束的像并转换为图像信号输出。还包括分光装置，所述分光装置置于准直光学系统和空间分束系统之间，用于将经过准直的入射光分成多束，使得本技术提供的一种可重构的空间分幅成像装置的分幅数量成倍地提升。可选地，所述滤波系统相对于所述空间分束系统的空间位置设置要求为：使得各子光束在入射到所述滤波系统时，不同子光束的入射角各不相同。可选地，所述滤波系统和/或所述空间分束系统上设置有空间位置调整装置。可选地，所述滤波系统为窄带滤波器件或FP腔结构。可选地，所述FP腔结构窄带滤波器件还包括腔长调整装置。可选地，所述空间分束系统产生的子光束阵列为矩形分束阵列。有益效果本技术提供的一种可重构的空间分幅成像装置，可根据系统需求任意设置分幅数量、分束角、分束强度等，无需更换器件，无需重新装调，使得系统具备可重构的特性，适用范围广，大大降低了系统成本；通过设计空间分束系统分束阵列为矩形，在满足子光束入射角不同的前提下，避免了空间分束系统安装时的旋转角调试，简化了系统结构，降低了装调成本。附图说明图1为SF-STAMP系统结构示意图；图2为本技术一种可重构的空间分幅成像装置的实施例结构示意图；图3为本技术一种可重构的空间分幅成像装置的实施例光路示意图；图4为正方形分束阵列示意图；图5为矩形分束阵列示意图；图6为本技术一种可重构的空间分幅成像装置的多路分幅实施例结构示意图；图7为本技术一种可重构的空间分幅成像装置的实施例的分幅结果示意图。其中1—傅里叶变换透镜、2—DOE、3—窄带BPF、4—成像镜头、5—图像传感器、6—待测物体、7—准直光学系统、8—空间分束系统、9—滤波系统、10—成像接收系统、11—图像采集系统。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。如图2所示，为本技术提供的一种可重构的空间分幅成像装置的实施例结构示意图，请一并参见图3，为本技术提供的一种可重构的空间分幅成像装置的实施例光路示意图。所述可重构的空间分幅成像装置包括准直光学系统7、空间分束系统8、滤波系统9、成像接收系统10和图像采集系统11，入射光束经过准直光学系统7后，被空间分束系统8分成若干束子光束，各子光束经过滤波系统9滤波后，在同一时刻分别被成像接收系统10成像在图像采集系统11的不同位置上，实现单次爆发成像。图像采集系统11接收各所述子光束的像，并转换为图像信号输出。准直光学系统7用于将目标光准直，使得来自目标的啁啾光束能够成为平行入射光束进入空间分束系统8。空间分束系统8用于对所述入射光束进行空间分束，将入射光束分束成为空间内呈二维阵列分布的多个子光束，任一子光束的光谱与入射光束的光谱完全相同。空间分束系统8具有可重构的特性，通过重构空间分束系统8的参数，可以实现在不更换空间分束系统8的条件下调节子光束的数量、各子光束出射方向和各子光束的强度，从而在无需更换组件的情形下灵活地调整所述一种可重构的空间分幅成像装置的分幅数量、时间分辨率等，使得所述可重构的空间分幅成像装置能够满足不同分幅数目、时间分辨率的成像需求，适用范围广，操作简单，无需重复装调。滤波系统9用于对各所述子光束进行带通滤波，保留特定中心波长的频率成分，滤除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重构的空间分幅成像装置，其特征在于：包括：准直光学系统、空间分束系统、滤波系统、成像接收系统和图像采集系统；来自待测物体的啁啾脉冲入射光束经过所述准直光学系统后，被所述空间分束系统分成在空间内呈二维阵列分布的多束子光束，各所述子光束被所述滤波系统滤波后，分别被所述成像接收系统成像在所述图像采集系统的不同位置上，所述成像接收系统接收各所述子光束的像并转换为图像信号输出。

【技术特征摘要】
1.一种可重构的空间分幅成像装置，其特征在于：包括：准直光学系统、空间分束系统、滤波系统、成像接收系统和图像采集系统；来自待测物体的啁啾脉冲入射光束经过所述准直光学系统后，被所述空间分束系统分成在空间内呈二维阵列分布的多束子光束，各所述子光束被所述滤波系统滤波后，分别被所述成像接收系统成像在所述图像采集系统的不同位置上，所述成像接收系统接收各所述子光束的像并转换为图像信号输出。2.如权利要求1所述的一种可重构的空间分幅成像装置，其特征在于：还包括分光装置，所述分光装置置于准直光学系统和空间分束系统之间。3.如权利要求1所述的一种可重构的空间分幅成像装置，其特征在于：所述滤波系统相对于所述空间分束系统的空间位置设置要求为：使得各子光束在入射到所述滤波系统时，不同子光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，施蕊，周朗，李彦锦，穆晓强，
申请(专利权)人：北京理工大学，蓝视光学科技北京有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京,11