【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电子，尤其是一种基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理方法及装置。
技术介绍
1、光学模拟微分是重要的光学计算之一，可应用于光子计算机和图像处理等领域。
2、以图像处理领域为例，利用光学微分可对图像边缘成像，尤其对于生物成像、离体以及在体医学成像、指纹识别以及天文成像等。人的眼睛对物体的边缘信息较为敏感，边缘成像可以有效提取物体的高频信息且滤除物体的低频信息，无论是对于振幅物体或者通过直接观测不易观测到的相位物体，光学边缘成像都能实现高对比度的成像效果。而且，相对于传统的数字图像处理技术，光学图像处理具有更低的功耗、更快的处理速度以及较大的带宽等优势。对于光学图像微分技术，关键在于频谱的传递函数，如今实现的方法有许多种；如自旋霍尔效应，径向希尔伯特变换，以及利用偏振光栅等超表面进行光学边缘成像操作。
3、例如，2016年《optics express》第24卷第22期25258-25268页的《image edgeenhancement using airy spiral phase filter》中利用圆艾里涡旋高斯光束作为频谱滤波器实现了图像的各向同性以及各向异性的边缘增强。又如，2019年《proceedings of thenational academy of sciences of the united states of america》第116卷第23期11137-11140页《opticaledge detection based on high-efficiency d
4、然而，目前对于极其微弱的信号、或者被强背景噪声淹没的信号，普通探测器是无法探测到的；而且，一般的光学边缘检测方法仅提取信号的高频信息，使提取出的边缘能量较弱，信号强度低，需要高灵敏度探测器，成本也较高。
5、此外，目前现有技术针对微弱信号的光计算也仅仅停留在低阶微分，尚无法实现高阶微分。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供了一种基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理方法及装置，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理方法，包括：采用空心光束作为泵浦光，泵浦光强度为第一预设强度；令泵浦光频谱与信号光频谱在非线性介质中发生受激布里渊放大，以使泵浦光的能量向信号光转移；其中，信号光携带有目标信息；通过傅里叶逆变换，获得放大的信号光强度分布，以实现对目标信息的高阶微分处理，当前获得的放大的信号光强度分布作为第一微分处理结果；其中，所述第一预设强度使得第一展开式中的m次方项保留、且m+1次方项被忽略，m为正整数；第一展开式是通过将受激布里渊放大的表达式进行e指数泰勒展开所得到的展开式。
3、可选地，所述泵浦光采用以下光束中的任一种：涡旋光束；拉盖尔高斯光束；空心高斯光束。
4、可选地，泵浦光与信号光以非共线的方式在非线性介质中相互作用。
5、可选地，所述方法还包括：将所述泵浦光强度调整为第二预设强度，所述第二预设强度使得第一展开式中的m+1次方项保留、且m+2次方项被忽略；令泵浦光频谱与信号光频谱在非线性介质中发生受激布里渊放大，再通过傅里叶逆变换获得放大的信号光强度分布，作为第二微分处理结果；获得所述第二微分处理结果与所述第一微分处理结果之差，作为所述目标信息的2(m+1)阶微分处理结果。
6、可选地，所述受激布里渊放大对应的表达式为isign1out＝isign1exp[g(θ)ipl(θ)]，其中，isign1out为放大后的信号光频谱强度，isign1为输入的信号光频谱强度；g(θ)为非线性介质的增益因子，l(θ)为作用长度，θ为泵浦光和信号光之间的夹角；ip为泵浦光的光强，且其中，kx、ky分别为频域波矢量在xy坐标系的x分量和y分量；所述第一展开式如下：忽略的第一展开式中的部分项包括：0次方项isign1；m+1次方项及更高次方项；其中，0次方、m+1次方及更高次方是针对ip所说。
7、根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理装置，包括第一透镜、非线性介质、螺旋相位调制器、第二透镜、第三透镜以及ccd；水平偏振信号光携带目标信息，经过第一透镜进行傅里叶变换后进入非线性介质；水平偏振的高斯光束经过螺旋相位调制器后，形成携带拓扑荷为1的涡旋光束，经第二透镜傅里叶变换后，与信号光以非共线的形式进入非线性介质，以和信号光频谱发生受激布里渊放大作用，来对目标信息对应的频谱信息进行高阶微分处理；经非线性介质输出的放大光经第三透镜的傅里叶逆变换，在ccd处可记录经受激布里渊散射过程增强后的高阶微分处理结果。
8、根据本专利技术的另一个方面，还提供了另一种基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理装置，其特征在于，包括第一透镜、非线性介质、第四透镜、第五透镜、第三透镜以及ccd；水平偏振信号光携带目标信息，经过第一透镜进行傅里叶变换后进入非线性介质；泵浦光为空心高斯光束，经过第四透镜、第五透镜组成的4-f系统成像进入非线性介质中，以非共线的形式与信号光频谱发生受激布里渊放大作用，来对目标信息对应的频谱信息进行高阶微分处理；经非线性介质输出的放大光经第三透镜的傅里叶逆变换，在ccd处可记录经受激布里渊散射过程增强后的高阶微分处理结果。
9、根据本专利技术的另一个方面，还提供了又一种基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理装置，其特征在于，包括第一透镜、非线性介质、第三透镜以及ccd；水平偏振信号光携带目标信息，经过第一透镜进行傅里叶变换后进入非线性介质；泵浦光为水平偏振的1阶拉盖尔-高斯光束，进入非线性介质，以非共线的形式与信号光频谱发生受激布里渊放大作用，来对目标信息对应的频谱信息进行高阶微分处理；经非线性介质输出的放大光经第三透镜的傅里叶逆变换，在ccd处可记录经受激布里渊散射过程增强后的高阶微分处理结果。
10、根据本专利技术的基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理方法及装置，能够实现至少以下有益效果之一：利用受激布里渊散射过程的强泵浦光作为滤波器，既可以实现输入信号的二阶、四阶、六阶、八阶等偶数阶微分，也可以实现微弱微分处理信号的增强，解决高阶微分信号效率低等问题，同时可实现振幅型和位相型物体的边缘成像；装置简单，在微弱信号的光计算和图像处理等方面具有重要意义。
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1.基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵浦光采用以下光束中的任一种：涡旋光束；拉盖尔高斯光束；空心高斯光束。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，泵浦光与信号光以非共线的方式在非线性介质中相互作用。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：
6.基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理装置，其特征在于，包括第一透镜、非线性介质、螺旋相位调制器、第二透镜、第三透镜以及CCD；
7.基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理装置，其特征在于，包括第一透镜、非线性介质、第四透镜、第五透镜、第三透镜以及CCD；
8.基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理装置，其特征在于，包括第一透镜、非线性介质、第三透镜以及CCD；
【技术特征摘要】
1.基于受激布里渊散射的增强型高阶微分处理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵浦光采用以下光束中的任一种：涡旋光束；拉盖尔高斯光束；空心高斯光束。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，泵浦光与信号光以非共线的方式在非线性介质中相互作用。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求1-3中任一项...
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