[发明专利]抑制大气湍流效应的复合散斑场相干成像方法及装置

说明书

本发明涉及抑制大气湍流效应的复合散斑场相干成像方法及装置，目的是解决现有技术中存在的散斑回波信息不随时间变化导致不能动态地传输目标空间谱信息、分束后的激光频率漂移且矫正效果不足以及不能获得目标的深度信息的问题。本发明提供了一种抑制大气湍流效应的复合散斑场相干二维成像方法，还提供了一种抑制大气湍流效应的复合散斑场相干三维成像方法，基于上述的两种成像方法，本发明还提供了一种抑制大气湍流效应的复合散斑场相干成像装置。本发明采用同源激光束组剪切和声光移频调制相结合的方式照明目标,使其表面形成有一定剪切量且随时间变化的相干复合散斑场，该发射方式提升了目标回波信号的远程传输效率。

技术领域

本发明涉及抑制大气湍流效应的复合散斑场相干成像方法及装置。

背景技术

现有抑制大气湍流效应的复合散斑场相干成像，多采用的是对散斑场空间信息进行采集和对干涉信息进行图像处理，没有加入时间域的调制，散斑回波信息不随时间变化，较动态的散斑回波来说，对远程成像条件要求较为苛刻，不能动态地传输目标空间谱信息。对于多光束发射系统中的频率漂移现象，往往采用的激光稳频技术，是针对分束前光源的频率稳定校正，而对于分束后的光束所受干扰后产生的独立随机频率漂移，校正效果不足，影响着远程信号的干涉和目标频谱的传输。而且现有技术没有加入双波长或者多波长多次发射装置，不能获得目标的深度信息。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的散斑回波信息不随时间变化导致不能动态地传输目标空间谱信息、分束后的激光频率漂移且矫正效果不足以及不能获得目标的深度信息的问题，而提供了抑制大气湍流效应的复合散斑场相干成像方法及装置。

本发明所采用的技术方案是，抑制大气湍流效应的复合散斑场相干成像方法，其特殊之处在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1)产生设定波长的激光，并分成同源三光束；

步骤2)利用频移器，使同源三光束两两间产生微小频差，且同源三光束两两间频差不相同；

步骤3)使同源三光束在发射平面呈L型布局，其中O光为参考光，X光为水平方向剪切光，Y光为竖直方向剪切光，X光与O光的距离为横向剪切量S_x，Y光与O光的距离为纵向剪切量S_y；横向剪切量S_x和纵向剪切量S_y与探测器阵列中探测器的间距对应；

步骤4)同源三光束准直后输出至目标；

步骤5)由目标返回时空间上相互干涉的复合散斑场回波数据，被N*N探测器阵列接收，其中N≥4；

步骤6)N*N探测器阵列中相邻较近的探测器迭代出目标低频信号，相距较远的探测器迭代出目标高频信号，计算出低频信号和高频信号的相位差或相位梯度，利用波前重建算法整合出波前，对波前进行迭代运算得到目标的空间谱，再经过傅里叶逆变换，即可产生一幅目标空间分布强度图像。

进一步地，所述步骤3)中的横向剪切量S_x和纵向剪切量S_y剪切量相等；

所述步骤5)中N*N探测器阵列包括多个探测器，每个探测器包括菲涅尔镜和设置在菲涅尔镜下方的雪崩二极管。

进一步地，所述步骤5)中雪崩二极管为InGaAs-APD，其相应中心波长为1064nm；

所述步骤1)中的激光为1064nm波长的单模保偏激光，同源三光束为声光移频后的一级布拉格衍射光束；

所述步骤2)中的所述频移器为声光频移器。

本发明还提供了另一种抑制大气湍流效应的复合散斑场相干成像方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1)依次产生至少两组不同设定波长的激光，并将每组激光分成同源三光束；