线性光纤传像束输入模块501为1064X128的线阵结构，所得到的图像信号光的功率为20pW,可以通过偏振控制器来控制信号光的偏振态。
[0142]本发明实施例中，利用FWM的放大机制，经过HNLF发生基于四波混频效应的光参量放大，从而实现微弱信号的增强。
[0143]其中，HNLF的非线性系数零色散波长为1538nm，色散斜率为0.06ps/(nm2km)，有效面积Αε??=150μπι2，长度0.3km，非线性光纤传像束的填充系数为0.38，激光同光纤耦合效率为40%，增益约为21dB。
[0144]步骤9f:将经各像素点并行增强之后的图像信号光进行分离，分离出泵浦光、信号光和闲频光。
[0145]在经过HNLF传输增强后的图像信号光中，包括了 1518nm的信号光、1539nm的泵浦光，另外还产生了与信号光共轭的1561nm nm的闲频光。在本步骤中，经由非线性光纤传像束输出模块701，用于将经各像素点并行增强之后的图像信号光进行输出，得到信号光、闲频光和剩余的泵浦光；再经过图像信号选择模块801(镀有1539nm高反及1518nm增透膜的耦合镜)得到增强的信号光1518nm。
[0146]步骤9g:对泵浦光进行收集。
[0147]本步骤中，利用光束收集器对剩余的泵浦光进行收集。
[0148]步骤9h:将信号光作为平面图像输出成像，并进行接收和可视化。
[0149]本发明实施例中，将1518nm的信号光作为平面图像进行输出成像，经过输出成像镜头10、带通滤波模块11 (本实施例为1518nm窄带滤波片)，最终由图像接收模块12中的成像感光元件对增强后的信号光图像进行成像。
[0150]至此，则完成了本发明实施例3中的光学图像增强的过程。
[0151]可见，本发明实施例具有如下有益效果:
[0152]在本发明实施例提出的一种光学图像增强方法和装置中，可以将光学图像对应各像素点进行分布投射，逐点分割，再利用非线性光纤传像束实现图像信号的传输，并针对各点图像同时进行信号增强。相较于现有技术中的单根光纤的信号增强技术，具有更广泛的实用价值。
[0153]另外，本发明实施例采用非线性光纤传像束代替了现有技术中的块状非线性晶体进行多点图像增强，分辨率由非线性光纤直径与排布方式决定，同时由于光纤束的作用距离可以达到公里级，从而解决了图像信号增益与横向分辨率不可兼得的问题。本发明实施例结合了柔软光纤传像束的传像特性与非线性光纤具有的光学增益特性，可以实现微弱图像信号的光学增强，以及对微弱图像信号的探测和远距离传输，提高了系统的实用性，降低了系统的整体复杂度。
[0154]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种光学图像增强方法，其特征在于，包括: 对目标物成像，得到图像信号光； 利用泵浦激光源产生和发射泵浦激光，将其与所述图像信号光耦合后输入非线性光纤传像束，每根光纤对应于图像的一个像素点；通过选择泵浦激光波长、图像信号光波长和光纤参数，满足非线性光学过程的相位匹配条件，输入微弱图像各像素点信号经非线性光纤传像束实现并行增强； 将经各像素点并行增强之后的图像信号光进行输出成像。
2.根据权利要求1所述的光学图像增强方法，其特征在于: 在所述对目标物成像之前还包括:利用信号光源对目标物进行主动照明； 所述信号光源为:谱线宽度小于Inm的窄线宽激光；或，谱线宽度为1-1OOnm的激光；或，谱线宽度大于10nm的宽谱激光；所述光源在时域内为连续波或脉冲分布； 所述对目标物成像包括:将目标物产生的图像信号，利用透射式成像；或，利用反射式成像；或，利用透射和反射的组合方式成像；和/或，利用线扫描转镜实现更大视场范围成像。
3.根据权利要求1所述的光学图像增强方法，其特征在于: 所述泵浦激光源在时域内为连续波或脉冲分布； 所述泵浦激光源为单个泵浦激光源或两个及两个以上泵浦激光源； 所述利用泵浦激光源产生和发射泵浦激光包括:控制泵浦激光的时序，对所述图像信号光进行距离选通，实现泵浦光和图像信号光的时间同步。
4.根据权利要求1所述的光学图像增强方法，其特征在于: 所述非线性光纤传像束采用层叠式或酸溶式形成，采用光参量放大或受激拉曼散射非线性效应，输入与输出端光纤束逐点--对应； 所述非线性光纤传像束中光纤为标准单模光纤、色散位移光纤、色散补偿光纤、色散平坦光纤、高非线性光纤中的一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学图像增强方法，其特征在于: 所述将经各像素点并行增强之后的图像信号光进行输出成像包括:将经各像素点并行增强之后的图像信号光进行分离，将分离出的泵浦光进行反射或收集，分离出的信号光或闲频光作为平面图像输出成像，并进行接收和可视化。
6.一种光学图像增强装置，其特征在于，包括:成像单元、耦合增强单元和输出单元，各单元顺序相连，其中: 成像单元，用于对目标物成像，得到图像信号光，输出至耦合增强单元； 耦合增强单元，用于利用泵浦激光源产生和发射泵浦激光，将其与所述图像信号光耦合后输入非线性光纤传像束，每根光纤对应于图像的一个像素点；通过选择泵浦激光波长、图像信号光波长和光纤参数，使它们满足非线性光学过程的相位匹配条件，输入微弱图像各像素点信号经非线性光纤传像束实现并行增强； 输出单元，用于将经各像素点并行增强之后的图像信号光进行输出成像。
7.根据权利要求6所述的光学图像增强装置，其特征在于: 所述系统还包括:信号光照明模块，用于利用光源对目标物进行主动照明，包括信号光源、信号光整形镜和信号光发射镜；所述信号光源为:谱线宽度小于Inm的窄线宽激光；或，谱线宽度为1-1OOnm的激光；或，谱线宽度大于10nm的宽谱激光；所述信号光源在时域内为连续波或脉冲分布； 所述成像单元包括: 输入成像镜头，包括:成像透镜，用于将目标物产生的图像信号利用透射式成像；或，反射镜，用于利用反射式成像；或，成像透镜和反射镜的任意组合；和/或，线扫描转镜，用于利用扫描转镜实现更大视场范围成像。
8.根据权利要求6所述的光学图像增强装置，其特征在于: 所述耦合增强单元包括: 泵浦激光模块，用于利用泵浦激光源产生和发射泵浦激光，包括泵浦激光源、泵浦激光整形镜、用于将泵浦光传输至输入耦合模块的泵浦激光发射镜、偏振态控制器以及时序控制器；所述泵浦激光源在时域内为连续波或脉冲分布；所述泵浦激光源为单个泵浦激光源或两个及两个以上泵浦激光源；所述时序控制器，用于通过控制泵浦激光的时序，对所述图像信号光进行距离选通，实现泵浦光和图像信号光的时间同步； 所述耦合增强单元还包括: 输入耦合模块，用于将泵浦激光与所述图像信号光实现耦合，然后输入非线性光纤传像束输入模块； 非线性光纤传像束输入模块，用于将耦合后的输入信号对应各个像素点分布投射。
9.根据权利要求6所述的光学图像增强装置，其特征在于: 所述耦合增强单元还包括:非线性光纤传像束，用于实现图像信号光的各像素点并行增强； 所述非线性光纤传像束采用层叠式或酸溶式形成，利用光参量放大或受激拉曼散射非线性效应实现图像信号增强，输入与输出端光纤束逐点 对应； 所述非线性光纤传像束中光纤为标准单模光纤、色散位移光纤、色散补偿光纤、色散平坦光纤、高非线性光纤中的一种。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的光学图像增强装置，其特征在于，所述输出单元包括: 非线性光纤传像束输出模块，用于将经各像素点并行增强之后的图像信号光进行输出，得到信号光和闲频光，及剩余的泵浦光； 图像信号选择模块，用于将经各像素点并行增强之后的信号光和闲频光进行分离，得到信号光或闲频光； 泵浦光收集模块，包括光束收集器或反射镜，用于将分离出的泵浦光进行反射或收集; 输出成像镜头，用于将输出的平面图像成像； 带通滤波模块，用于对成像后的平面图像进行带通滤波； 图像接收模块，用于对带通滤波后的平面图像进行接收和可视化。
【专利摘要】本发明提供一种光学图像增强方法和装置，包括：光学图像增强方法，包括：对目标物成像，得到图像信号光；利用泵浦激光源产生和发射泵浦激光，将其与所述图像信号光耦合后输入非线性光纤传像束，每根光纤对应于图像的一个像素点；通过选择泵浦激光波长、图像信号光波长和光纤参数，满足非线性光学过程的相位匹配条件，输入微弱图像各像素点信号经非线性光纤传像束实现并行增强；将经各像素点并行增强之后的图像信号光进行输出成像。本发明将光学图像逐点分割为一系列像素单元，再利用非线性光纤束实现图像信号传输与增强。相较于现有技术中的单根非线性光纤的信号增强，具有更广泛的实用价值。
【IPC分类】G02F1-39
【公开号】CN104730800
【申请号】CN201310722753
【发明人】杨晶, 许祖彦, 李小青, 彭钦军, 张景园
【申请人】中国科学院理化技术研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月24日