[发明专利]一种时域光谱的采样系统及方法

权利要求书

1.一种时域光谱的采样系统，其特征在于，包括泵浦源、分光镜、检测光路、泵浦光路、相干检测模块和控制模块，所述检测光路中包括宽谱光源和样品架，所述泵浦光路中包括延迟采样单元；所述控制模块同时连接所述延迟采样单元、泵浦源和相干检测模块；

所述泵浦源在控制模块的控制下发射泵浦信号，所述泵浦信号经过分光镜分为两束，其中一束泵浦信号激励宽谱光源发射光信号，且光信号与样片架上的样品相互作用，产生样品信号；另一束泵浦信号经过所述延迟采样单元，产生延迟信号，所述样品信号和延迟信号均传输至所述相干检测模块发生相干效应，并产生相干信号，所述相干信号传输至控制模块中，所述控制模块通过提取Ms次相干信号，完成时域光谱的重建；其中，Ms指的是光谱时域采样的次数；

所述控制模块生成稀疏采样矩阵，通过稀疏采样矩阵控制延迟采样单元产生Ms种延迟时间，且每种延迟时间对应一次光谱时域采样；所述稀疏采样矩阵为Ms行的感知矩阵；Ms为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，所述样品信号为透射信号。

3.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，所述光谱时域采样的次数Ms＝const2×((B/r_s)/ln(B/r_s))，其中，const2为1/8，r_s为时域光谱分辨率，B为宽谱光源的谱宽。

4.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，通过压缩感知技术完成时域光谱的重建。

5.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，所述延迟采样单元包括旋转台R1、旋转台R2、反射镜M1、反射镜M2、反射镜M3和反射镜M4，其中，旋转台R1和旋转台R2沿对称轴对称放置，反射镜M1和反射镜M2平行且反射面相对，形成位于旋转台R1上的第一光学反射腔；反射镜M3和反射镜M4平行且反射面相对，形成位于旋转台R2上的第二光学反射腔；所述第一光学反射腔和第二光学反射腔沿对称轴对称放置；所述泵浦信号沿着反射镜M1进入所述延迟采样单元，并依次经过反射镜M2、反射镜M4和反射镜M3输出所述延迟采样单元，且入射光和出射光方向相同。

6.根据权利要求5所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，通过调节旋转台R1和旋转台R2向相反方向旋转的角度，改变所述延迟采样单元的延迟时间，其中，旋转台R1和旋转台R2向相反方向旋转的角度相同，且旋转台R1和旋转台R2的旋转角度范围为(-45°，+45°)，当泵浦信号入射至反射镜M1的入射角为45°时，旋转台R1和旋转台R2的旋转角度为0°。

7.一种时域光谱的采样方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：控制模块控制泵浦源产生泵浦信号；

S02：进行光谱时域采样，具体包括：

S021：泵浦信号经过分光镜分为两束，其中一束泵浦信号激励宽谱光源发射光信号，且光信号与样片架上的样品相互作用，产生样品信号；

S022：控制模块生成稀疏采样矩阵，通过稀疏采样矩阵控制延迟采样单元产生对应的延迟时间，且所述稀疏采样矩阵的一行对应一次时域光谱的采样；另一束泵浦信号经过延迟采样单元，产生对应的延迟信号；

S023：样品信号和延迟信号均传输至相干检测模块发生相干效应，并产生相干信号，相干信号传输至控制模块中，完成一次光谱时域采样；

S024：重复步骤S021-S023，进行Ms次光谱时域采样，且每次光谱时域采样时，控制模块控制延迟采样单元产生不同的延迟时间；

S03：控制模块通过提取Ms次相干信号，完成时域光谱的重建。

8.根据权利要求7所述的一种时域光谱的采样方法，其特征在于，所述步骤S03中通过压缩感知技术完成时域光谱的重建。

9.根据权利要求7所述的一种时域光谱的采样方法，其特征在于，所述延迟采样单元包括旋转台R1、旋转台R2、反射镜M1、反射镜M2、反射镜M3和反射镜M4，其中，旋转台R1和旋转台R2沿对称轴对称放置，反射镜M1和反射镜M2平行且反射面相对，形成位于旋转台R1上的第一光学反射腔；反射镜M3和反射镜M4平行且反射面相对，形成位于旋转台R2上的第二光学反射腔；所述第一光学反射腔和第二光学反射腔沿对称轴对称放置；所述泵浦信号沿着反射镜M1进入所述延迟采样单元，并依次经过反射镜M2、反射镜M4和反射镜M3输出所述延迟采样单元，且入射光和出射光方向相同；

通过调节旋转台R1和旋转台R2向相反方向旋转的角度，改变所述延迟采样单元的延迟时间，其中，旋转台R1和旋转台R2向相反方向旋转的角度相同，且旋转台R1和旋转台R2的旋转角度范围为(-45°，+45°)，当泵浦信号入射至反射镜M1的入射角为45°时，旋转台R1和旋转台R2的旋转角度为0°。