一种可调光学差分器的边缘提取装置、方法及设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可调光学差分器的边缘提取装置、方法及设计方法，涉及光信息处理领域，边缘提取装置包括，图像信息加载系统，用于产生特定偏振态的光场图像；光学差分器系统，用于接受图像信息加载系统输出的光场，并通过偏振敏感的Fano共振效应对光场进行差分处理；图像接收系统，用于采集光学差分器系统输出的光场，本发明专利技术采用上述装置后通过控制入射光的偏振态来实现不同方向的一维边缘提取以及二维边缘提取，缩小了光学仪器的体积，提高了系统的集成性和便利性。统的集成性和便利性。统的集成性和便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种可调光学差分器的边缘提取装置、方法及设计方法


[0001]本专利技术涉及光信息处理领域，尤其涉及一种可调光学差分器的边缘提取装置、方法及设计方法。

技术介绍

[0002]人们对通信带宽需求的急剧增长，给现有光通信网络带来了新的挑战。寻求超高速、大容量、长距离与高频谱效率的光传输机制成为光通信研究的热点之一。同时，全光信息处理，诸如波长转换、全光再生、码型转换、信号放大等，可以克服传统基于电域信息处理带来的“电子瓶颈”，是未来光网络的关键技术之一。
[0003]基于光学模拟计算的全光信息处理具有操作速度快、功耗低等独特优势，可以实时、并行、高速地进行大容量的数据处理，利用光学处理的方法代替数字处理技术对目标进行预处理具有高速度、低损耗等特点，而图像的边缘信息在信息处理中占据特别关键的地位，相比于图像的平坦区域，其边缘信息更为明显，因此，在众多光学图像处理技术中，发展和研究光学图像边缘提取技术显得尤为重要。但是传统的光学图像边缘提取系统需要庞大的光学仪器，并且提取功能受限于系统，差分维度十分单一，系统的集成性和便利性有待提升。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种可调光学差分器的边缘提取装置、方法及设计方法，旨在解决现有光学图像边缘提取系统光学仪器庞大，差分维度单一的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种可调光学差分器的边缘提取装置，该装置包括：
[0006]图像信息加载系统，用于产生特定偏振态的光场图像；<br/>[0007]光学差分器系统，用于接受图像信息加载系统输出的光场，并通过偏振敏感的Fano共振效应对光场进行差分处理；
[0008]图像接收系统，用于采集光学差分器系统输出的光场。
[0009]作为进一步改进技术方案，所述图像信息加载系统包括依次设置的激光器、偏振系统、掩模板和第一透镜，所述激光器输出的单色连续激光依次经过所述偏振系统、所述掩模板和所述第一透镜后射入所述光学差分器系统中。
[0010]作为进一步改进技术方案，所述偏振系统包括依次设置的半玻片和偏振片，所述半玻片和所述偏振片用于将所述单色连续激光的光信号偏振态调整为线偏振。
[0011]作为进一步改进技术方案，所述偏振系统包括依次设置的半玻片、偏振片和1/4玻片，所述半玻片、所述偏振片和所述1/4玻片用于将所述单色连续激光的光信号偏振态调整为圆偏振。
[0012]作为进一步改进技术方案，所述光学差分器系统包括全介质型平板结构微分器，
所述全介质型平板结构微分器为超构表面，所述超构表面包括基底和直径大小相同的圆环柱组成的阵列，若干个所述圆环柱在所述基底上均匀分布。
[0013]作为进一步改进技术方案，所述圆环柱为纳米圆柱结构，所述纳米圆柱结构采用的材料为硅，所述基底采用的材料为二氧化硅。
[0014]作为进一步改进技术方案，所述图像接收系统包括成像系统和摄像头，所述成像系统包括第二透镜，所述光学差分器系统处理后的光场通过成像系统输入至摄像头中。
[0015]本申请实施例第二方面提供了一种可调光学差分器的边缘提取方法，包括：
[0016]将单色连续激光射向偏振系统；
[0017]所述偏振系统基于边缘提取的类型调制所述单色连续激光的光信号偏振态，其中，所述光信号偏振态包括线偏振和圆偏振，所述边缘提取的类型包括一维边缘提取和二维边缘提取；
[0018]通过偏振调制的所述单色连续激光经过图像掩模将图像信息加载到所述单色连续激光中，产生光场图像并输出光场，将所述光场聚焦并射向光学差分器系统；
[0019]所述光学差分器系统对所述光场进行调制，并输出携带高频信息的光场；
[0020]所述携带高频信息的光场通过成像后输入至摄像头中进行观察，完成边缘提取。
[0021]本申请实施例第三方面提供了一种可调光学差分器的设计方法，包括：
[0022]构建初始结构模型，采用预设波长扫描初始结构模型，并记录初始结构模型的高度和若干个圆环柱的内径及外径；
[0023]将s偏振光和p偏振光分别射入所述初始结构模型上，验证偏振光的透射率，根据验证结果选择输出初始结构模型的高度和若干个圆环柱的内径及外径。
[0024]作为进一步改进技术方案，所述验证偏振光的透射率，根据验证结果选择输出初始结构模型的高度和若干个圆环柱的内径及外径包括：
[0025]将所述透射率与预设范围进行对比；
[0026]若所述s偏振光和p偏振光的透射率在预设范围内，则选择输出初始结构模型的高度和若干个圆环柱的内径及外径；
[0027]若所述s偏振光和p偏振光的透射率不在预设范围内，则选择重新构建初始结构模型，并再次验证偏振光的透射率，直至对比结果为所述s偏振光和p偏振光的透射率在预设范围内，将重新构建的初始结构模型高度和若干个圆环柱的内径及外径输出。
[0028]有益效果：相较于现有技术本专利技术的可调光学差分器的边缘提取装置包括，图像信息加载系统，用于产生特定偏振态的光场图像；光学差分器系统，用于接受图像信息加载系统输出的光场，并通过偏振敏感的Fano共振效应对光场进行差分处理；图像接收系统，用于采集光学差分器系统输出的光场，本专利技术采用上述装置后通过控制入射光的偏振态来实现不同方向的一维边缘提取以及二维边缘提取，缩小了光学仪器的体积，提高了系统的集成性和便利性。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的可调光学差分器的边缘提取装置的结构框图。
[0030]图2是本专利技术的可调光学差分器的边缘提取装置的结构图。
[0031]图3是本专利技术提供的微分器结构框图。
[0032]图4是本专利技术微分器件在s和p偏振下透过率函数图。
[0033]图5是本专利技术图像边缘提取的实例图。
[0034]图6是本专利技术可调光学差分器的边缘提取方法流程图。
[0035]图7是本专利技术可调光学差分器的设计方法流程图。
[0036]附图标记：
[0037]1、激光器；2、半玻片；3、偏振片；4、1/4玻片；5、掩模板；6、第一透镜；7、微分器；8、第二透镜；9、摄像头；10、基底；11、圆环柱。
[0038]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0039]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
[0040]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
[0041]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调光学差分器的边缘提取装置，其特征在于，该装置包括：图像信息加载系统，用于产生特定偏振态的光场图像；光学差分器系统，用于接受图像信息加载系统输出的光场，并通过偏振敏感的Fano共振效应对光场进行差分处理；图像接收系统，用于采集光学差分器系统输出的光场。2.根据权利要求1所述的一种可调光学差分器的边缘提取装置，其特征在于，所述图像信息加载系统包括依次设置的激光器、偏振系统、掩模板和第一透镜，所述激光器输出的单色连续激光依次经过所述偏振系统、所述掩模板和所述第一透镜后射入所述光学差分器系统中。3.根据权利要求2所述的一种可调光学差分器的边缘提取装置，其特征在于，所述偏振系统包括依次设置的半玻片和偏振片，所述半玻片和所述偏振片用于将所述单色连续激光的光信号偏振态调整为线偏振。4.根据权利要求2所述的一种可调光学差分器的边缘提取装置，其特征在于，所述偏振系统包括依次设置的半玻片、偏振片和1/4玻片，所述半玻片、所述偏振片和所述1/4玻片用于将所述单色连续激光的光信号偏振态调整为圆偏振。5.根据权利要求3或4所述的一种可调光学差分器的边缘提取装置，其特征在于，所述光学差分器系统包括全介质型平板结构微分器，所述全介质型平板结构微分器为超构表面，所述超构表面包括基底和直径大小相同的圆环柱组成的阵列，若干个所述圆环柱在所述基底上均匀分布。6.根据权利要求5所述的一种可调光学差分器的边缘提取装置，其特征在于，所述圆环柱为纳米圆柱结构，所述纳米圆柱结构采用的材料为硅，所述基底采用的材料为二氧化硅。7.根据权利要求6所述的一种可调光学差分器的边缘提取装置，其特征在于，所述图像接收系统包括成像系统和摄像头，所述成像系统包括第二透镜，所述光学差分器系统处理后的光场通过成像系统输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢智强，龙敖凡，刘俊敏，贺炎亮，吴海生，曾庆计，范滇元，陈书青，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：