[发明专利]一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法

权利要求书

1.一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

激光产生装置产生人眼安全的多波长激光脉冲，经过一个激光放大器同时放大所述多波长激光脉冲的能量，再使用衍射光栅对能量放大的所述多波长激光脉冲分束，产生多波束空间分布结构；

得到的多波长多波束激光脉冲对成像目标进行扫描，同时将多波长多波束激光脉冲的同步信号传输至时间相关单光子符合计数模块；

使用同一个所述衍射光栅接收回波信号，形成同轴光路，耦合进一个单像素单光子探测器对返回的多波束激光同时进行探测，并将计数信号传输至所述时间相关单光子符合计数模块，所述时间相关单光子符合计数模块分析得到所述多波长多波束激光脉冲的飞行时间以此求取成像目标上的各扫描位置的距离，从而构建成像目标的三维图像。

2.根据权利要求1所述的一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：所述多波长多光束激光脉冲中的各个波束激光脉冲的波长各不相同，且各个波束激光脉冲的相位互相随机且重复频率互不相等。

3.根据权利要求1所述的一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：所述激光产生装置包括激光器阵列与密集波分复用合波器。

4.根据权利要求3所述的一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：使用所述密集波分复用合波器将多波长激光脉冲合束到一根光纤里。

5.根据权利要求1所述的一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：所述时间相关单光子符合计数模块包括与所述多波长多波束激光脉冲的波束数量相同的时间间隔测量单元。

6.根据权利要求1所述的一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：求取所述成像目标上的各所述扫描位置的距离的具体方法为：每个所述时间间隔测量单元对所述计数信号与一路所述同步信号进行时间相关单光子符合计数，记录所述计数信号与所述同步信号之间的时间间隔，通过多个周期的计数积累得到所述计数信号中与所述同步信号频率一致的计数脉冲的计数峰，而与所述同步信号频率不一致的所述计数信号的计数脉冲将呈随机分布，无法得到计数峰，从而计算出各所述扫描位置的距离，计算公式为：，式中，Ln为所述扫描位置与对应光子出射位置之间的距离，c为所述对应光子在空气中的传播速度，Tn为所述计数信号的计数峰与所述同步信号的时间间隔，n为各个波束的序号。

7.根据权利要求6所述的一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：所述时间相关单光子符合计数模块与一计算机连接，所述计算机接收所述时间相关单光子符合计数模块传入的所述时间间隔Tn数据，然后根据所述计算公式计算各所述扫描位置的距离并将其以点云数据形式进行存储，从而构建所述成像目标的三维图像。

8.根据权利要求1所述的一种人眼安全的多波束光子计数激光成像方法，其特征在于：利用光束扫描装置控制所述激光产生装置运动，使其对所述成像目标进行移动扫描，所述光束扫描装置由一计算机连接控制。