光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法技术方案

一种光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法，所述光纤式双模态成像系统包括：用于发出激光脉冲的光纤激光器；与光纤激光器连接，用于传输激光脉冲的光纤传输模块；用于将激光脉冲进行分束得到太赫兹激光脉冲和荧光激光脉冲的第一分束器；用于对太赫兹激光脉冲进行分束和传输以得到太赫兹波，并将太赫兹波与样品发生作用以获得太赫兹信号的太赫兹模块；用于接收荧光激光脉冲，并将荧光激光脉冲聚焦在样品以产生荧光信号的荧光模块；以及与太赫兹模块和荧光模块连接，用于对太赫兹信号和荧光信号进行耦合以获取样品的多维信息的成像设备；光纤式双模态成像系统将太赫兹和荧光两种成像模式进行紧密耦合，可同时获得多维高分辨率样品信息。

Optical Fiber Dual-modal Imaging System and Optical Fiber Dual-modal Imaging Method

A fiber-optic dual-mode imaging system and a fiber-optic dual-mode imaging method comprise: a fiber laser for emitting laser pulses; a fiber transmission module for transmitting laser pulses connected with a fiber laser; a first beam splitter for splitting laser pulses to generate terahertz laser pulses and fluorescent laser pulses; and a fiber-optic dual-mode imaging system for generating terahertz laser pulses and fluorescent laser pulses. Terahertz laser pulses are beam splitting and transmission to obtain terahertz wave, and the terahertz wave interacts with the sample to obtain terahertz signal; a fluorescent module for receiving fluorescent laser pulse and focusing the fluorescent laser pulse on the sample to generate fluorescent signal; and a connection with the terahertz module and the fluorescent module for terahertz signal and fluorescent signal. The optical fiber dual-mode imaging system couples terahertz and fluorescence imaging modes tightly and simultaneously obtains multi-dimensional and high-resolution sample information.

【技术实现步骤摘要】
光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法
本专利技术属于太赫兹波成像
，尤其涉及一种光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法。
技术介绍
太赫兹波是一种电磁波，由于太赫兹波具有特定的频率，许多非极性材料对于太赫兹波的吸收程度较小，通过太赫兹波能够探测材料的内部空间结构以及材料的组成成分，并且在对材料进行检测的过程中不会对于材料的结构造成损坏；因此太赫兹波被广泛地应用在材料的分析和鉴别等各个工业
；太赫兹波与各种物理材料发生相互作用后，经过材料辐射出的太赫兹波携带了各种材料的物理信息，进而根据太赫兹波就可实现对于物理材料的细微变化进行精确监控；所述太赫兹波可用于物品鉴定、材料学、安全检查等各个领域，给人们的生活带来了极大地便利，并且太赫兹波成像技术也成为目前技术人员的重点研究方向。另一方面，荧光成像也是一种应用较广的成像技术，具有成像成本低廉、对于目标物的轮廓检测和成像较为清晰的优点；然而在传统技术对于物品进行成像、识别过程中，无论是太赫兹波成像还是荧光成像等，其光传输方式都采用自由空间光传输，这种光传输抖动和光学镜片的偏差会导致系统的稳定性较差，且光成像系统偏于臃肿，集成化程度较低，电路系统的集成化程度较低，不利于实际应用；另外，传统的太赫兹波成像系统和荧光成像系统均为独立系统，无法同时满足实际应用过程中的大尺度和高分辨率的需求，且获得的样品信息单一，进而极大地限制了太赫兹波成像技术和荧光成像技术的发展和应用，并且对于材料的结构检测精度和效率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法，旨在解决传统的技术方案对于物体进行太赫兹波成像或者荧光成像时，光成像系统偏于臃肿、稳定性差、集成化程度较低、检测精度和成像分辨率较低、以及无法同时获取多维信息等方面的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种光纤式双模态成像系统，包括：用于发出激光脉冲的光纤激光器；与所述光纤激光器连接，用于传输所述激光脉冲的光纤传输模块；与所述光纤传输模块连接，用于将所述激光脉冲进行分束得到太赫兹激光脉冲和荧光激光脉冲的第一分束器；与所述第一分束器连接，用于对所述太赫兹激光脉冲进行分束和传输以得到太赫兹波，并将所述太赫兹波与样品发生作用以获得太赫兹信号的太赫兹模块；与所述第一分束器连接，用于接收所述荧光激光脉冲，并将所述荧光激光脉冲聚焦在所述样品以产生荧光信号的荧光模块；以及与所述太赫兹模块和所述荧光模块连接，用于对所述太赫兹信号和所述荧光信号进行耦合以获取所述样品的多维信息的成像设备。在其中的一个实施例中，所述光纤传输模块包括：多条依次连接的、用于传输所述激光脉冲的第一传输光纤；所述太赫兹模块包括：多条依次连接的，用于传输所述太赫兹激光脉冲的第二传输光纤；所述荧光模块包括：多条依次连接的，用于传输所述荧光激光脉冲的第三传输光纤。在其中的一个实施例中，所述光纤传输模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于对所述激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第一传输光纤的第一光纤接口模块；至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于衰减所述激光脉冲的光功率的第一光学衰减器；以及至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于调节所述激光脉冲的偏振态的第一光纤偏振控制器；所述太赫兹模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于对所述太赫兹激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第二传输光纤的第二光纤接口模块；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于调节所述太赫兹激光脉冲的光功率的第二光学衰减器；以及至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于调节所述太赫兹激光脉冲的偏振态的第二光纤偏振控制器；所述荧光模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第三传输光纤之间，用于对所述荧光激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第三传输光纤的第三光纤接口模块。在其中的一个实施例中，所述第一光纤接口模块包括：依次连接的第一光纤接头、第一光纤匹配套管以及第二光纤接头；其中所述第一光纤接头接所述第一传输光纤，所述第二光纤接头接另一所述第一传输光纤；所述第一光纤匹配套管用于固定所述第一光纤接头和所述第二光纤接头；所述第二光纤接口模块包括：依次连接的第三光纤接头、第二光纤匹配套管以及第四光纤接头；其中所述第三光纤接头接所述第二传输光纤，所述第四光纤接头接另一所述第二传输光纤；所述第二光纤匹配套管用于固定所述第三光纤接头和所述第四光纤接头；所述第三光纤接口模块包括：依次连接的第五光纤接头、第三光纤匹配套管以及第六光纤接头，其中所述第五光纤接头接一所述第三传输光纤，所述第六光纤接头接另一所述第三传输光纤；所述第三光纤匹配套管用于固定所述第五光纤接头和所述第六光纤接头。在其中的一个实施例中，所述太赫兹模块包括：连接在两条所述第二传输光纤之间，用于对所述太赫兹激光脉冲进行分束得到泵浦光和探测光的第二分束器；连接在两条所述第二传输光纤之间，用于接收所述泵浦光，并在所述泵浦光的驱动下辐射出所述太赫兹波的太赫兹辐射模块；连接在两条所述第二传输光纤之间，用于传输所述探测光，以及接收作用于所述样品后的太赫兹波的太赫兹探测模块；以及通过第一电缆与所述太赫兹探测模块连接，并且通过第二电缆与所述成像设备连接，用于采集作用于所述样品后的太赫兹波，并根据作用于所述样品后的太赫兹波产生所述太赫兹信号的锁相放大器模块。在其中的一个实施例中，所述锁相放大器模块包括：通过所述第一电缆与所述太赫兹探测模块连接，用于采集作用于所述样品后的太赫兹波，在作用所述样品后的太赫兹波的驱动下产生电流信号，并对所述电流信号进行放大的前置放大器；与所述前置放大器连接，用于检测所述电流信号的幅值的锁相放大器；以及与所述锁相放大器连接，以及通过所述第二电缆与所述成像设备连接，用于根据所述电流信号的幅值得到所述太赫兹信号的ADC数据采集卡。在其中的一个实施例中，所述太赫兹辐射模块包括：多条依次连接的所述第二传输光纤，所述第二传输光纤用于传输所述泵浦光；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间的所述第二光纤接口模块，所述第二光纤接口模块用于对所述泵浦光进行兼容传输以及固定所述第二传输光纤；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于匹配并且消除所述第二传输光纤的色散的第一色散补偿光纤；与所述锁相放大器模块连接，用于根据所述锁相放大器模块输出的调制频率产生偏置电压的偏置电压模块；以及与所述第二传输光纤连接，通过第三电缆与所述偏置电压模块连接，以及与样品仓相对设置，用于接收所述泵浦光，并在所述偏置电压的驱动下辐射出所述太赫兹波的光电导辐射天线；其中，所述样品仓用于容纳所述样品。在其中的一个实施例中，所述太赫兹探测模块包括：多条依次连接的所述第二传输光纤，所述第二传输光纤用于传输所述探测光；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间的所述第二光纤接口模块，所述第二光纤接口模块用于对所述探测光进行兼容传输以及固定所述第二传输光纤；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于匹配并且消除所述第二传输光纤的色散的第二色散补偿光纤；连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于调节所述泵浦光和所述探测光之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤式双模态成像系统，其特征在于，包括：用于发出激光脉冲的光纤激光器；与所述光纤激光器连接，用于传输所述激光脉冲的光纤传输模块；与所述光纤传输模块连接，用于将所述激光脉冲进行分束得到太赫兹激光脉冲和荧光激光脉冲的第一分束器；与所述第一分束器连接，用于对所述太赫兹激光脉冲进行分束和传输以得到太赫兹波，并将所述太赫兹波与样品发生作用以获得太赫兹信号的太赫兹模块；与所述第一分束器连接，用于接收所述荧光激光脉冲，并将所述荧光激光脉冲聚焦在所述样品以产生荧光信号的荧光模块；以及与所述太赫兹模块和所述荧光模块连接，用于对所述太赫兹信号和所述荧光信号进行耦合以获取所述样品的多维信息的成像设备。

【技术特征摘要】
1.一种光纤式双模态成像系统，其特征在于，包括：用于发出激光脉冲的光纤激光器；与所述光纤激光器连接，用于传输所述激光脉冲的光纤传输模块；与所述光纤传输模块连接，用于将所述激光脉冲进行分束得到太赫兹激光脉冲和荧光激光脉冲的第一分束器；与所述第一分束器连接，用于对所述太赫兹激光脉冲进行分束和传输以得到太赫兹波，并将所述太赫兹波与样品发生作用以获得太赫兹信号的太赫兹模块；与所述第一分束器连接，用于接收所述荧光激光脉冲，并将所述荧光激光脉冲聚焦在所述样品以产生荧光信号的荧光模块；以及与所述太赫兹模块和所述荧光模块连接，用于对所述太赫兹信号和所述荧光信号进行耦合以获取所述样品的多维信息的成像设备。2.根据权利要求1所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述光纤传输模块包括：多条依次连接的、用于传输所述激光脉冲的第一传输光纤；所述太赫兹模块包括：多条依次连接的，用于传输所述太赫兹激光脉冲的第二传输光纤；所述荧光模块包括：多条依次连接的，用于传输所述荧光激光脉冲的第三传输光纤。3.根据权利要求2所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述光纤传输模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于对所述激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第一传输光纤的第一光纤接口模块；至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于衰减所述激光脉冲的光功率的第一光学衰减器；以及至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于调节所述激光脉冲的偏振态的第一光纤偏振控制器；所述太赫兹模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于对所述太赫兹激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第二传输光纤的第二光纤接口模块；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于调节所述太赫兹激光脉冲的光功率的第二光学衰减器；以及至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于调节所述太赫兹激光脉冲的偏振态的第二光纤偏振控制器；所述荧光模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第三传输光纤之间，用于对所述荧光激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第三传输光纤的第三光纤接口模块。4.根据权利要求3所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述第一光纤接口模块包括：依次连接的第一光纤接头、第一光纤匹配套管以及第二光纤接头；其中所述第一光纤接头接所述第一传输光纤，所述第二光纤接头接另一所述第一传输光纤；所述第一光纤匹配套管用于固定所述第一光纤接头和所述第二光纤接头；所述第二光纤接口模块包括：依次连接的第三光纤接头、第二光纤匹配套管以及第四光纤接头；其中所述第三光纤接头接所述第二传输光纤，所述第四光纤接头接另一所述第二传输光纤；所述第二光纤匹配套管用于固定所述第三光纤接头和所述第四光纤接头；所述第三光纤接口模块包括：依次连接的第五光纤接头、第三光纤匹配套管以及第六光纤接头，其中所述第五光纤接头接一所述第三传输光纤，所述第六光纤接头接另一所述第三传输光纤；所述第三光纤匹配套管用于固定所述第五光纤接头和所述第六光纤接头。5.根据权利要求4所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述太赫兹模块包括：连接在两条所述第二传输光纤之间，用于对所述太赫兹激光脉冲进行分束得到泵浦光和探测光的第二分束器；连接在两条所述第二传输光纤之间，用于接收所述泵浦光，并在所述泵浦光的驱动下辐射出所述太赫兹波的太赫兹辐射模块；连接在两条所述第二传输光纤之间，用于传输所述探测光，以及接收作用于所述样品后的太赫兹波的太赫兹探测模块；以及通过第一电缆与所述太赫兹探测模块连接，并且通过第二电缆与所述成像设备连接，用于采集作用于所述样品后的太赫兹波，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少壮，李辰，
申请(专利权)人：深圳市太赫兹科技创新研究院有限公司，深圳市太赫兹科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44