超快光参量图像放大的方法及其设备技术

一种超快光参量图像放大的方法及其设备，其将激光器ＹＤＦＬ发出的红外光经光波导ＰＰＬＮ倍频，产生的倍频光作为光参量放大器的泵浦光，剩余的红外光作为信号光。信号光透过双色镜照射至目标物体，经共焦成像系统成像后，透过双色镜注入光学参量放大器；泵浦光经双色镜后反射至延迟线，调节至与信号光同步，再经双色镜反射入光学参量放大器。光学参量放大器输出的泵浦光经双色镜后被反射掉；光学参量放大器输出的信号光和闲频光透过双色镜，经透镜成像于ＣＣＤ相机上。本发明专利技术解决了背景技术中探测深度有限或空间分辨率较低的技术问题。本发明专利技术结构紧凑，能连续、快速地对目标进行多幅成像放大，使多幅再现叠加平均。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超快光参量图像放大的方法及其设备。
技术介绍
光学相干x断层摄影技术，目，生物医学领域中的应用较为成熟。它采用的是弹 道光子成像，探测深度有限，仅为1 2咖。无織得生物组织厚度为几个mm甚至cm量 级的图像。采用蛇行光子成像，对生物组织的探测深度可提高到M^M，但空间^f 1 ^氐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于掛共一种超决光#*图像放大的方法及其设备，其解决了背景技 术中探测深度有P艮或空间^fJ辛^^低的技术问题。 本专利技术的技术解决方案是一种超快光参量图像放大方法，其牛^t处在于，该方法的实现步骤包括(1) 光源激光器YDFL发出的红外^i^光波导PPLN倍频，产生的倍频光作为 光参量放大器OPA的泵浦光PR1 ，剩余的红外光作为信号光SR1;(2) 泵浦光PR1和信号光SR1通ii^色镜Dl后相分离(2. l)信号光SRl MX又色镜D1照J寸至目标物体O，经共焦成像系统CF成像后， 再ig^色镜D2注入光学MJ文大器OPA中；(2. 2)泵浦光PR1纟顿色镜Dl后蹄至Ei^ VDL,经!2iE^ VDL调节至与信 号光SR1同步，再经双色镜D2反針注入光学参量放大器OPA中；(3) 经光学参M^文大器OPA放大后输出的光分为三部分其一是放大图像的信号 光SR2，其二是闲频光IR，其三题除的泵浦光PR2;(4) 经光学M^文大器OPA放大输出的泵浦光PR2M^色镜D3后被MM掉； 经光学#*放大器OPA放大输出的放大图像的信号光SR2和闲频光IR贝Uiffl^色镜 D3，经成f鍵镜L成像于CCD相机C上。一种实1UL^超快光参量图像放大方法的设备，^ttfe处在于，它包括光源，该 光源由光波导PPLN与激光器YDEL耦合乡M;戶 光波导PPLN的输出 上^5有 双色镜D1;戶;f^X色镜Dl的EI寸皿上體有^^VDL， W^VDL的输出光路上设置有双色镜D2，戶;ft^又色镜D2的MI^^各上i體有光学参SJ文大器OPA，就学参動文大器opa體于共焦成像系统cf的后焦平面上；戶; ^色镜Dl謝 上设置有目标物体O，戶腿的目标物体O同时位于共焦成像系统CF的前焦平面上；戶脱共焦成像系统cf的二^^距处的像平面上设置有劍titf竟l，戶;M成ftiif竟l的二倍焦距处的像平面上设置有ccd相机c。上述激光器YDFL以采用高重复率、高功率的掺镱光纤激光器为佳。 战光波导PPLN以采用周期极化的铌,里晶体为倍频晶体的倍频装置为佳。 上述共焦成像系统CF是由两个凸透镜构成的共焦成像系统。 JL^光学参量放大器OPA以細BBO晶体为非线性晶体的光学参S^大器为佳。 本专利技术具有以下优点1. 结构紧凑，体积小。2. 性能稳定，可靠性高。3. 功耗低，功率大，效率高。4. 倉链续地、快速土W"目丰就行多幅成像放大，使多幅再现叠加平均，随机光子噪 声的影响小。5. 在光鐘图像放^l程中能^f言噪比不变，即可以对图像信号进行无噪声放大。6. 利于高速图像的获取。7. 所获得的目标光学放大图像信噪比高、空间时间^f,率高、灵驗高。 附图说明图1为本专利技术光参量图像放大系统的结构原理示意图。附图标号说明ydfl-激光器，ppln-光波导，D1-双色镜，o目标物体，cf-共 焦成像系统，D2-双色镜，VDL-延跳OPA-光学参量放大器，D3-双色镜，L-成像 透镜，CHXD相机；PRl-泵浦光，SRl-信号光，PR2-泵浦光，SR2-信号光，IR-闲频 光；Ol-物平面，II-像平面，12-像平面，FT-傅立叶平面。光频率。光学#*^文大器鹏个妙1(冲泵浦倉 微弱光学图像信号进行放大，禾佣 光学参*^^1^行图像增强的方法称为光#*图像放大。光# 图像放大产生的放大 图像和共厄图像是孪生图像，可应用于量子图像相关领域。光参量图像放大可用做激光雷达探测的前端接收器，将来自远处的微弱光学图像信号放大。光鍾图像放^r微弱光学图像信号进行放大，增加了图像的纟跛，而不改变图像的信噪比，即没有引入噪声。 对于检测损伤域值低的目标物体fOT光M图像放大的方S^测，既能,M尝由于信号太弱损失的^f,率和信噪比，又能做到对目标物体的无损伤探测。以光参量图像放大作 为时间门，以蛇形光子成像，根据光子纟劍翻牙介质后至魅探测器时间的不同，用光学 参*^大器(^八又寸不同时间至哒的光:？^行参量放大，可以获得低噪声、高增益以及分辨率比较高的图像。光学参fi^文大器OPA用作超决时间门，可以ftit像在ps时间内曝光，因此可用于超快领域的空间和时间成像。采用光M图像放;W生物组织的邀寸光进行成像分析，可以获得生物雜只在形态和结构方面的时间和空间^fj信息。 参见附图1，本专利技术超决光参量图像放大方法实施例的实现步骤如下(1) 光源以激光器YDFL发出的人s:1050nm的红外光，经光波导PPLN倍频， 所产生的入p=525nm的倍频光作为光参量放大器OPA的泵浦光PR1;以剩余的入s= 1050^的红外光作为信号光SRI 。(2) 泵浦光PRl和信号光SRl通i^又色镜Dl后相分离(2.1)信号光SR1 M^又色镜Dl照鹏目标物体O，经共焦成像系统CF成像后， 再iffl^(色镜D2注入光学参量放大器OPA中o(2.1)泵浦光PR1纟^X色镜Dl后诞寸SMifi^ VDL，经MiS^ VDL调节至与〈言 号光SR1同步，再^^色镜D2反針SA光学参M^大器OPA中。VDL用于调 节不同时间歪U达其BBO晶体的泵浦光PRl，使之与信号光SR1相位匹配，贝恍学録 放大器OPA就可以选M3i目标物体O的不同的光子it行放大。(3) 经光学M^大器OPA放大后输出的光分为三部分其一是放大图像的信号 光SR2，其二是入i:525nm的闲频光IR，其三錢除的泵浦光PR2。(4) 经光学参l^文大器OPA放大输出的泵浦光PR2 ililX又色镜D3后被劍寸掉。 经光学M^文大器OPA放大输出的放大图像的信号光SR2和闲/ : IR贝UM^(色镜 D3，经成^3t镜L成像于CCD相机C上。参见附图1，本专利技术超决光 图像放大设备主要包括光源。光源由光波导PPLN 与激光器YDFL耦^iW，该光源结构简单，稳定性好。激光器YDFL为高重复率、高 功率的^#|意光纤激光器，乐Jc冲宽度200ps，中心波长1050nm，单脉冲育糧60uJ、重复 率3Khz。双色镜Dima于光波导PPLN的输出皿上。光波导PPLN是以周期极化的 铌酸锂(PPLN)晶体作为倍频晶体的倍皿置。Mi^VDL设置于双色镜Dl的g ^ 各上，EM^VDL的输出^5各上设置有双色镜D2。光学#*^文大器OPA ，于双 色镜D2的反射^5各上荆立于共焦成像系统CF的后焦平面上。光学M放大器OPA是 以BBO晶体为非线性晶体光学参i^文大器。光学MJ文大器OPA是光学録图像增强的关键器件，采用BBO晶体作为光学# 放大器OPA糊战性晶体，通逝空制BBQ 晶体的方位角，可调节光学参S^大器OPA的相位匹配。光学参量放大器OPA相位匹 配范围宽，非线性系数大，损伤阈值高，會辦有选择的对图像的不同的空间频率范围进 行放大。完全相位匹配时，光学参量放大器OPA对图像的低频范围放大，用作低通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超快光参量图像放大方法，其特征在于，该方法的实现步骤包括：（１）光源：激光器ＹＤＦＬ发出的红外光经光波导ＰＰＬＮ倍频，产生的倍频光作为光参量放大器ＯＰＡ的泵浦光ＰＲ１，剩余的红外光作为信号光ＳＲ１；（２）泵浦光ＰＲ１和信号光ＳＲ１通过双色镜Ｄ１后相分离；（２．１）信号光ＳＲ１透过双色镜Ｄ１照射至目标物体Ｏ，经共焦成像系统ＣＦ成像后，再透过双色镜Ｄ２注入光学参量放大器ＯＰＡ中；（２．２）泵浦光ＰＲ１经双色镜Ｄ１后反射至延迟线ＶＤＬ，经延迟线ＶＤＬ调节至与信号光ＳＲ１同步，再经双色镜Ｄ２反射注入光学参量放大器ＯＰＡ中；（３）经光学参量放大器ＯＰＡ放大后输出的光分为三部分：其一是放大图像的信号光ＳＲ２，其二是闲频光ＩＲ，其三是剩余的泵浦光ＰＲ２；（４）经光学参量放大器ＯＰＡ放大输出的泵浦光ＰＲ２通过双色镜Ｄ３后被反射掉；经光学参量放大器ＯＰＡ放大输出的放大图像的信号光ＳＲ２和闲频光ＩＲ则透过双色镜Ｄ３，经成像透镜Ｌ成像于ＣＣＤ相机Ｃ上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红军，马云振，赵卫，王屹山，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]