号，而非反射的激光信号。光学参量转换模块6的非线性光学晶体600为波导结构PPLN晶体。本实施例的探测激光模块1发射的激光信号光波长为1.5μηι,属于大气窗口，大气损耗较低。泵浦激光器700输出波长为824nm激光。二者在非线性光学晶体600内进行和频，产生532nm激光，将红外激光转换至可见光波段，从而将探测激光信号从探测器量子效率较低的波段转换至量子效率高的波段。对于本实施例的透射成像采用的关联成像的计算方法与实施例二的关联成像的计算方法相同，这里不再赘述。
[0072]对于透射成像，同样可以采用实施例一的装置，不采用分束器3和参考探测器4。目标物体处的激光强度分布由空间光强调制模块2所预设的调制信息计算得到。关联处理模块10对计算得到的激光强度分布和桶探测器9探测得到的激光总强度进行关联处理，得到成像结果。关联成像的方法与实施例一的关联成像的方法相同，这里不再赘述。
[0073]本发明将关联成像与光学参量转换相结合，具有光学信号增强、高灵敏度、频率转换和距离选通的优点，可同时提供目标物体的横向图像和纵向距离信息。
[0074]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于光学参量过程的关联成像装置，其特征在于，所述装置包括探测激光模块(1)、空间光强调制模块(2)、光学参量转换模块(6)、泵浦激光模块(7)、光参量同步控制模块(8)、桶探测器(9)、关联处理模块(10);所述探测激光模块(1)包括发射激光器(100)、整形光学元件(101);所述泵浦激光模块(7)包括泵浦激光器(700)和泵浦激光整形光学元件(701);所述光学参量转换模块(6)包括非线性光学元件￠00)、输入耦合镜￠01)、输出耦合镜￠02)、光束收集器￠03)； 所述探测激光模块(1)的发射激光器(100)发射的激光经过所述整形光学元件(101)整形后进入所述空间光强调制模块(2)进行空间光强调制，使激光强度随机分布，并由空间光强调制模块(2)上所预设的调制信息计算得到目标物体处的激光强度分布，所述强度随机分布的激光照射目标物体(5)经反射或透射后，进入所述光学参量转换模块￠);所述泵浦激光模块(7)的泵浦激光器(700)发出的泵浦激光经泵浦激光整形光学元件(701)整形后，与所述目标物体(5)反射或透射的激光同时到达所述光学参量转换模块￠)的输入耦合镜￠01)，然后经过所述非线性光学元件(600)进行光学参量放大或光学频率转换后由所述输出耦合镜(602)输出到所述桶探测器(9)，进行激光强度的测量，并将探测结果传送给所述关联处理模块(10);残余的泵浦光和残余的所述目标物体(5)反射或透射的激光由所述光束收集器(603)收集； 所述光参量同步控制模块(8)分别与所述发射激光器(100)和所述泵浦激光器(700)连接，所述关联处理模块(10)分别与所述空间光强调制模块(2)和所述桶探测器(9)连接，所述关联处理模块(10)对计算得到的目标物体处的激光强度分布以及所述桶探测器(9)探测到的激光总强度进行关联处理，得到成像结果。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括分束器(3)和参考探测器(4)； 所述分束器(3)位于所述空间光强调制模块(2)的后方，经过所述空间光强调制模块(2)进行空间光强调制的激光强度随机分布，然后进入所述分束器(3)分成两束，其中一束激光照射目标物体(5)，经反射或透射后，进入所述光学参量转换模块￠);另一束激光进入所述参考探测器(4)，由所述参考探测器(4)探测和记录激光强度分布，并发送给所述关联处理模块(10)； 所述关联处理模块(10)分别与参考探测器(4)和所述桶探测器(9)连接，对所述参考探测器(4)探测的激光强度分布以及所述桶探测器(9)探测到的激光总强度进行关联处理，得到成像结果。3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的光学参量转换模块(6)实现目标物体反射光信号或透射光信号的光学参量放大，同时实现频率上转换； 或实现目标物体反射光信号或透射光信号的同频率光学参量放大； 或通过和频过程将目标物体反射光信号或透射光信号频率转换至探测器量子效率较高的波段； 或通过差频过程将目标物体反射光信号或透射光信号频率转换至探测器量子效率较高的波段。4.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的空间光强调制模块(2)为旋转的毛玻璃、数字微镜阵列、空间光调制器、激光光纤组束或激光投影仪中的一种。5.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的发射激光器(100)的运转模式为连续运转或脉冲运转，对于所述脉冲运转，脉宽可以是毫秒、微秒、纳秒、皮秒或飞秒中的一种； 所述泵浦激光器(700)的运转模式为连续运转或脉冲运转，对于所述脉冲运转，脉宽可以是毫秒、微秒、纳秒、皮秒或飞秒中的一种。6.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述非线性光学材料(600)为块状晶体结构、波导结构或者光纤结构。7.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光参量同步控制模块(8)通过对所述的发射激光器(100)和所述的泵浦激光器(700)进行延时控制，实现距离选通，即通过改变时间延迟得到不同纵深位置的目标图像。8.根据权利要求1所述的装置进行关联成像的方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、对所述探测激光模块(1)发射的激光进行空间光强调制，使激光强度随机分布，得到探测激光； 52、由所述空间光强调制模块(2)上所预设的调制信息计算得到目标物体处的激光强度分布； 53、所述探测激光照射目标物体； 54、对所述探测激光和所述泵浦激光模块(7)发射的泵浦激光进行精确延时控制； 55、由所述光学参量转换模块(6)对目标物体的反射光信号或透射光信号进行光学参量放大或光学频率转换； 56、由所述桶探测器探测光参量转换后的激光总强度； 57、将步骤S2得到的所述目标物体处的激光强度分布与所述步骤S6得到的激光总强度进行关联计算，得到成像结果。9.根据权利要求2所述的装置进行关联成像的方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、对所述探测激光模块(1)发射的激光进行空间光强调制，使激光强度随机分布，得到探测激光； S2、由所述分束器(3)将所述探测激光分为两束，一束作为信号光照射所述目标物体(5)，一束作为参考光照射所述参考探测器(4)； S3、探测和记录所述参考光的强度分布； S4、对所述探测激光和所述泵浦激光模块(7)发射的泵浦激光进行精确延时控制； S5、由所述光学参量转换模块(6)对目标物体的反射光信号或透射光信号进行光学参量放大或光学频率转换； S6、由所述桶探测器探测光参量转换后的激光总强度； S7、将步骤S3得到的激光强度分布与所述步骤S6得到的激光总强度进行关联计算，得到成像结果。
【专利摘要】本发明公开了一种基于光学参量过程的关联成像装置和方法，本发明对探测激光进行空间光强调制，使空间强度随机分布的激光照射目标物体；对收集到的目标反射或透射的信号通过光学参量转换模块进行增强或频率转换，采用桶探测器探测该信号，增加微弱信号的探测灵敏度；对经过光学参量转换后的激光信号进行关联成像，得到目标成像结果。本发明将关联成像与光学参量转换相结合，具有高灵敏度、高分辨率、可进行频率转换的优点，可同时提供目标物体的横向图像信息和纵向距离信息。
【IPC分类】G01S17/89
【公开号】CN105242280
【申请号】CN201410323509
【发明人】杨晶, 赵巍, 许祖彦, 彭钦军, 韩琳, 王伟伟
【申请人】中国科学院理化技术研究所
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2014年7月8日