[实用新型]一种新型光电成像探测装置

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种新型的利用光纤拉锥和光电二极管阵列实现高速光电成像探测技术，属于光电探测技术。

【背景技术】

光电成像技术在现代信息技术中有着举足轻重的作用，广泛应用于军用以及民用产品。现有的光电成像技术最主流最成熟的是CCD成像技术。CCD成像技术作为一种非常有效的快速、非接触测量手段,已被广泛应用于各种测量应用在光学图像测量系统中的运用，CCD本身具有电子自扫描、工作电压低、寿命长、坚固耐冲击等优点。

但是基于CCD的传统成像技术依然存在着诸多缺点与不足:

1、面阵CCD由于其固有的物理特性、工作机理等原因以及芯片结构、制造工艺等的限制，如为了保证CCD像元具有足够的感光面积和防止相邻像元之间的互相串扰，所有CCD器件的像元面积以及像元间距都不能做得太小，这就限制了CCD在高精度测量领域中的应用。

2、CCD传感器存储的电荷信息需在同步信号控制下一位一位的实施转移后读取，响应速度较慢，不利于高速成像的应用，CCD的电荷耦合式读取在工作原理上限制了其在高速成像、相干探测成像、时间分辨成像等方面的应用。

3、CCD耗尽区中的本征热激发产生的暗电流使得信噪比不高。

4、由于CCD本身转移速度的限制，边缘势垒与电荷俘获现象的存在，会影响CCD的转移效率。由于在实际CCD器件中，电荷信号要成百上千次转移，若器件转移效率不高，会是总体转移效率很低，影响成像质量。

5、当CCD的各个像元在均匀光源照射下，有可能输出不相等的信号电压，这就是CCD光响应的非均匀性，它不仅与器件的制造工艺有关，而且还与入射光的波长和衬底材料的性能有关。对于某些弱信号检测或高精度应用而言，必须进行实际测量，然后加以补偿才能达到均匀性要求。一般来说，CCD像元数越多，不均匀性越严重。

6、由于半导体材料及器件制作工艺的影响，当前使用的CCD工作的波长受限制，红外特别是中远红外的成像器件还面临不少技术瓶颈。

综上所述，目前的基于CCD的光电成像技术仍存在着各种缺陷与不足。

本实用新型就是在此种情况下作出的。

【实用新型内容】

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种新型的利用光锥和光电二极管阵列一种新型光电成像探测装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种新型光电成像探测装置，其特征在于：包括有激光光源1和可利用激光光源射向目标物2从而使目标物成像的成像系统3，成像系统3的出像侧设有接收成像系统3成像图像的光纤光锥4，该光纤光锥4的一端为排列整齐的锥面光纤头，另一端为光纤束，所述锥面光纤头正对着成像系统3，而各个光纤束各自连接到光电探测器阵列5，所述光电探测器阵列5的输出信号连接到数据采集卡6并获取整个目标物的图像信息。

如上所述的一种新型光电成像探测装置，其特征在于：所述光电探测器阵列5为将带有光纤尾纤的高速光电二极管规则排列并依次标号，其中每个高速光电二极管各自连接到相应的各个光纤束上。

如上所述的一种新型光电成像探测装置，其特征在于：所述光纤光锥4所采用的光纤为纤芯较粗的传能光纤。

如上所述的一种新型光电成像探测装置，其特征在于：所述光纤光锥4的纤芯与包层的占空比大于能正常传播信号而不会引起信号串扰的最小纤芯包层占空比。

如上所述的一种新型光电成像探测装置，其特征在于：所述的数据采集卡6由DSP高速运算芯片或FPGA数字运算芯片组成并进行信号处理。

如上所述的一种新型光电成像探测装置，其特征在于：所述光纤光锥4是由将多根光纤剥去涂覆层后，捆绑成束，然后利用光纤熔融拉锥机对其加热熔融后拉制成直径符合要求的细小光纤纤维体形成的。

如上所述的一种新型光电成像探测装置，其特征在于：所述光纤光锥4尾端的各个传导光纤的长度基本相等。

如上所述的一种新型光电成像探测装置，其特征在于：所述成像系统3采用透镜或者显微成像系统。

如上所述的一种新型光电成像探测装置，其特征在于：所述锥面光纤头为具有光子晶体结构的宽径锥面光纤头。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用将多束光纤紧密排列在一起，通过光纤拉锥过程使其一端形成一个具有光子晶体结构的宽径光纤头，其另一端仍为松散的光纤束。同时，光纤束各自接入高速光电二极管，每根光纤端面和尾端连接的二极管探测器就构成了一个像素点；通过成像系统可将目标物体的像耦合进入宽径光纤头，并通过光纤将信号传至探测器阵列，进而获得图像信息。

其优点如下：