一种曲面透明物体超快层析系统技术方案

本发明专利技术提供一种曲面透明物体超快层析系统，其中色散介质将激光信号转换为系列光脉冲，一路作为探测光发送给成像装置，另一路作为参考光通过可调延迟介质发送给第三耦合器；成像装置对曲面透明物体进行点扫描，通过曲面透明物体的光脉冲被传输至第二耦合器；第二耦合器将接收到的光脉冲中的一路传输给处理装置，以使处理装置获得该光脉冲的探测光程，另一路传输给第三耦合器；处理装置根据光脉冲的波长和探测光程，确定可调延迟介质针对该波长光脉冲的延迟调节量，以使输入至第三耦合器的参考光和探测光耦合生成光强最大的干涉光信号；处理装置基于对应干涉电信号分析曲面透明物体对应位置处厚度，由此可提高点扫描成像对样品厚度的层析速度。样品厚度的层析速度。样品厚度的层析速度。

【技术实现步骤摘要】
一种曲面透明物体超快层析系统


[0001]本专利技术属于超快成像领域，具体涉及一种曲面透明物体超快层析系统。

技术介绍

[0002]目前，成像技术主要有三种：第一种是利用棱镜、光栅等一维衍射器件对超快激光进行一维衍射，从而对样品进行线扫描；第二种是利用光栅和虚拟相位阵列结合的方式对超快激光进行二维衍射，从而对样品进行面扫描；第三种是将光脉冲集中到一点入射至样品对应位置上，从而对样品进行点扫描。前两种成像技术虽然属于超快成像技术，但只能用于对样品的外貌轮廓进行成像；而第三种点扫描虽然扫描速度较慢，但点扫描具有一定的层析成像能力(利用时间拉伸的光相干层析OCT技术)，具体地，从样品对应位置返回的反射光会与参考光发生干涉，点扫描根据干涉自由光谱范围FSR的变化就可以确定样品的厚度信息。可见，现有成像技术通过点扫描来对样品厚度进行层析时存在速度较慢的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种曲面透明物体超快层析系统，以解决目前成像技术通过点扫描来对样品厚度进行层析时速度较慢的问题。
[0004]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种曲面透明物体超快层析系统，包括：激光发生装置，用于产生激光信号；
[0005]色散介质，用于对所述激光信号进行时域拉伸，形成周期性出现的系列光脉冲；
[0006]第一耦合器，用于将所述系列光脉冲分成两路，一路作为探测光发送给成像装置，另一路作为参考光通过可调延迟介质发送给第三耦合器；
[0007]所述成像装置，用于将该系列光脉冲中不同波长的光脉冲依次照射至曲面透明物体上的同一位置上，不同波长的光脉冲通过该曲面透明物体后被传输至第二耦合器；
[0008]所述第二耦合器，用于将其接收到的光脉冲分为两路，一路传输给所述探测器，另一路传输给所述第三耦合器；所述探测器，将其从该第二耦合器接收到的光脉冲转换为光程电信号；信号采集器，对该光程电信号进行采集并发送给处理装置；
[0009]所述处理装置针对各个不同波长的光程电信号，根据接收到该光程电信号的时刻，确定对应波长光脉冲的探测光程，并根据该光脉冲的波长和本次确定的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程，从而确定所述可调延迟介质针对该波长光脉冲的延迟调节量；所述可调延迟介质按照该延迟调节量对该波长的光脉冲进行延迟处理，以对输入至该第三耦合器的相同波长的参考光和探测光的光程差进行调节；
[0010]所述第三耦合器对其接收到的具有相同波长的参考光和探测光进行耦合，生成光强最大的干涉光信号；所述探测器将所述干涉光信号转换为干涉电信号；所述信号采集器对该干涉电信号进行采集并发送给所述处理装置；
[0011]所述处理装置基于该干涉电信号分析该曲面透明物体对应位置处厚度。
[0012]在一种可选的实现方式中，所述激光发生装置的输出端通过色散介质与第一耦合
器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端连接环形器的第一端，第二输出端通过该可调延迟介质连接所述第三耦合器的第一输入端；所述环形器的第二端和第三端分别连接所述成像装置和第二耦合器的输入端，所述成像装置的下方设有曲面透明物体，所述第二耦合器的两输出端分别连接所述第三耦合器的第二输入端和所述探测器的第二输入端，所述第三耦合器的输出端连接所述探测器的第一输入端，所述探测器的输出端通过信号采集器连接处理装置，所述处理装置与该可调延迟介质连接。
[0013]在另一种可选的实现方式中，所述处理装置在根据该光脉冲的波长和本次确定的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程之前，还判断当前接收到的光程电信号是否对应于从该曲面透明物体同一位置上输出的第一个光脉冲，若是，则根据该光脉冲的波长和本次确定的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程；
[0014]否则，根据该光脉冲的波长、本次确定的探测光程以及上一最接近波长的光脉冲对应的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程。
[0015]在另一种可选的实现方式中，所述处理装置在本地预先存储有针对各个波长分别设置的探测光程与参考光程对应关系集合，每个集合中均有多条探测光程和参考光程的对应关系；
[0016]所述处理装置在根据该光脉冲的波长和本次确定的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程时，首先在本地查找出与该光脉冲的波长对应的集合，在所述集合中对比查找到本次确定的探测光程，然后确定与本次确定的探测光程对应的参考光程。
[0017]在另一种可选的实现方式中，在周期内的该系列光脉冲中，各个光脉冲的波长各不相同且各个光脉冲根据波长的大小按时间先后顺序排列；当不同波长的光脉冲入射至同一位置处时，所述探测光程的大小随着光脉冲波长的大小变化而发生规律性变化；所述集合中探测光程与参考光程对应关系按照该探测光程的大小顺序排列；
[0018]所述处理装置在根据该光脉冲的波长、本次确定的探测光程以及上一最接近波长的光脉冲对应的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程时，首先在本地查找出与该光脉冲的波长对应的集合，然后按顺序定位到所述集合中上一最接近波长的光脉冲对应的探测光程，以定位位置开始根据上一光脉冲与本次光脉冲的波长大小，按照所述探测光程随该光脉冲波长大小的变化规律，朝着对应方向对比查找到本次确定的探测光程，从而确定与本次确定的探测光程对应的参考光程。
[0019]在另一种可选的实现方式中，设该第一耦合器输出的探测光入射至该曲面透明物体，通过该曲面透明物体后，传输至第三耦合器所经历的光程为探测光程L1，设该第一耦合器输出的参考光通过该可调延迟介质传输至该第三耦合器所经历的光程为参考光程L2；所述可调延迟介质在完成输入至该第三耦合器的相同波长的参考光和探测光的光程差调节后，对应探测光程L1与参考光程L2的差值＝整数倍*周期T*波长/2π，以保证该波长的参考光和探测光在该第三耦合器处干涉形成光强最大的干涉光信号。
[0020]在另一种可选的实现方式中，设所述成像装置输出光脉冲在曲面透明物体上的入射位置，与该成像装置上光脉冲出射点之间的距离为H，该入射位置处的厚度为h，设对应波长光脉冲在该曲面透明物体内传播的第三光程为L3，所述第三光程L3＝n*h，n表示曲面透明物体的折射率，其与光脉冲的波长相关，由此在光脉冲的波长一定时，折射率n一定，该波长光脉冲对应探测光程的大小由距离H和厚度h的大小决定；
[0021]所述处理装置在本地预先存储有针对每个波长设置的探测光程与参考光程对应关系集合，每个集合中均有多条探测光程和参考光程对应关系，所述集合中每条对应关系的探测光程均对应有一个距离H和厚度h组合，每个距离H和厚度h组合由多条距离H和厚度h关联关系组成；
[0022]所述处理装置在基于该干涉电信号确定该曲面透明物体对应位置处厚度时，首先根据针对所述曲面透明物体上同一位置生成的各个干涉电信号，确定对应光脉冲的波长，针对确定出的不同波长的每个光脉冲，根据接收到相同波长光程电信号的时刻，确定出的该波长光脉冲的探测光程，查找出该波长下与所述确定出的探测光程对应的距离H和厚度h组合；在查找出不同波长下对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲面透明物体超快层析系统，其特征在于，包括：激光发生装置，用于产生激光信号；色散介质，用于对所述激光信号进行时域拉伸，形成周期性出现的系列光脉冲；第一耦合器，用于将所述系列光脉冲分成两路，一路作为探测光发送给成像装置，另一路作为参考光通过可调延迟介质发送给第三耦合器；所述成像装置，用于将该系列光脉冲中不同波长的光脉冲依次照射至曲面透明物体上的同一位置上，不同波长的光脉冲通过该曲面透明物体后被传输至第二耦合器；所述第二耦合器，用于将其接收到的光脉冲分为两路，一路传输给所述探测器，另一路传输给所述第三耦合器；所述探测器，将其从该第二耦合器接收到的光脉冲转换为光程电信号；信号采集器，对该光程电信号进行采集并发送给处理装置；所述处理装置针对各个不同波长的光程电信号，根据接收到该光程电信号的时刻，确定对应波长光脉冲的探测光程，并根据该光脉冲的波长和本次确定的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程，从而确定所述可调延迟介质针对该波长光脉冲的延迟调节量；所述可调延迟介质按照该延迟调节量对该波长的光脉冲进行延迟处理，以对输入至该第三耦合器的相同波长的参考光和探测光的光程差进行调节；所述第三耦合器对其接收到的具有相同波长的参考光和探测光进行耦合，生成光强最大的干涉光信号；所述探测器将所述干涉光信号转换为干涉电信号；所述信号采集器对该干涉电信号进行采集并发送给所述处理装置；所述处理装置基于该干涉电信号分析该曲面透明物体对应位置处厚度。2.根据权利要求1所述的曲面透明物体超快层析系统，其特征在于，所述激光发生装置的输出端通过色散介质与第一耦合器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端连接环形器的第一端，第二输出端通过该可调延迟介质连接所述第三耦合器的第一输入端；所述环形器的第二端和第三端分别连接所述成像装置和第二耦合器的输入端，所述成像装置的下方设有曲面透明物体，所述第二耦合器的两输出端分别连接所述第三耦合器的第二输入端和所述探测器的第二输入端，所述第三耦合器的输出端连接所述探测器的第一输入端，所述探测器的输出端通过信号采集器连接处理装置，所述处理装置与该可调延迟介质连接。3.根据权利要求1所述的曲面透明物体超快层析系统，其特征在于，所述处理装置在根据该光脉冲的波长和本次确定的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程之前，还判断当前接收到的光程电信号是否对应于从该曲面透明物体同一位置上输出的第一个光脉冲，若是，则根据该光脉冲的波长和本次确定的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程；否则，根据该光脉冲的波长、本次确定的探测光程以及上一最接近波长的光脉冲对应的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的曲面透明物体超快层析系统，其特征在于，所述处理装置在本地预先存储有针对各个波长分别设置的探测光程与参考光程对应关系集合，每个集合中均有多条探测光程和参考光程的对应关系；所述处理装置在根据该光脉冲的波长和本次确定的探测光程，确定该波长光脉冲的参考光程时，首先在本地查找出与该光脉冲的波长对应的集合，在所述集合中对比查找到本次确定的探测光程，然后确定与本次确定的探测光程对应的参考光程。
5.根据权利要求4所述的曲面透明物体超快层析系统，其特征在于，在周期内的该系列光脉冲中，各个光脉冲的波长各不相同且各个光脉冲根据波长的大小按时间先后顺序排列；当不同波长的光脉冲入射至同一位置处时，所述探测光程的大小随着光脉冲波长的大小变化而发生规律性变化；所述集合中探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱涛，黄景晟，王金栋，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：