[发明专利]一种利用激波效应实现在空气中成像的方法

说明书

本发明公开了一种利用激波效应实现在空气中成像的方法，采用单色激光器(1)、RGB三色激光器(2)、第一偏转镜(3)、分光镜(4)构成成像装置；其中，采用RGB三色激光器(2)与单色激光器(1)的光束传播路径共轴方法，RGB三色激光器(2)发出的三色激光与单色激光器(1)发出的激光通过分光镜(4)形成共轴光束，该共轴光束通过第一偏转镜(3)反射后照射在空气中，利用激波对空气的散射效应进行空间散射成像。本发明提出的通过脉冲激光照射空气产生的激波效应进行成像结构简单，由于即使在相对湿度较低的空气中水蒸气也依然能够产生，所以只需通过上述步骤获得效果，对高温高压下的分子研究，空间成像，裸眼三维显示有研究价值。

技术领域

本发明涉及一种实现在空气中产生的激波效应进行成像的方法，特别涉及一种利用光声效应在空气中产生激波的效应进行三维显示。

背景技术

激波是气体超音速流动时产生的压缩现象。我们往往通过光声效应来实现：一种利用频域的方法用连续的激光器快速扫描空气产生光声效应来产生激波，二种利用时域的方法用脉冲激光器通过调节频率照射空气产生的光声效应来产生激波。

频域方法产生光生效应以Ryan M.Sullenberger提出利用1907nm连续激光以声速扫描空气产生的光声效应为例。基本原理是利用激光通过振镜对激光进行频率调制，调制后的激以一定的频率对指定的空气区域进行扫描。从硬件构成，我们可以看出它有两个致命的缺点，(1)振镜频率会影响光声信号；(2)容易受外界干扰。

时域方法产生光声效应的应用非常的多，也是目前主要的方法应用在生物体成像方面。以Razansky,Daniel的实验室为例。基本原理是利用激光照射在生物上，产生光声效应，通过接收光声信号来对图像进行图像重建。目前在利用光声效应在空气中来进行成像的还没有实现。

本发明采用时域方法，通过调制光，从而实现在三维空间的空气扰动，在扰动的空气上实现三维图像的散射显示。与上面的时域方法在生物体成像对比是完全不同的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种利用激波效应实现在空气中成像的方法，该方法首次提出了通过脉冲激光直接在空气中产的激波进行成像的方法。可以实现高分辨率的成像，更快速、简单地在空气中成像，为未来真三维显示的进一步发展提供了新思路。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明的一种利用激波效应实现在空气中成像的方法包括如下步骤：

采用单色激光器、RGB三色激光器、第一偏转镜、分光镜构成成像装置；其中，采用RGB三色激光器与单色激光器的光束传播路径共轴方法，RGB三色激光器发出的三色激光与单色激光器发出的激光通过分光镜形成共轴光束，该共轴光束通过第一偏转镜反射后照射在空气中，利用激波对空气的散射效应进行空间散射成像。

所述的第一偏转镜由第一空间光调制器替代，该共轴光束通过第一空间光调制器后反射在空气中，利用激波对空气的散射效应进行空间散射成像。

所述的成像装置中，在第一偏转镜与分光镜之间设置分束器，由分束器将分束光送至第二偏转镜，通过第一偏转镜和第二偏转镜的反射位置和调节偏转镜的频率，让激波在空气中相互干扰叠加显示不同的图像。

所述的成像装置中，所述的第二偏转镜由第二空间光调制器替代，采用以偏转镜和空间光调制器空间相互相干，从而实现固定位置超声波的增强，结合RGB三色激光器，实现三维空间定点位置图像显示。

所述的成像装置中，第一偏转镜由第一空间光调制器替代，第二偏转镜由第二空间光调制器替代，采用第一空间光调制器和第二空间光调制器通过编程不同的算法让激光在三维空间中显示不同的图像。

所述的第一偏转镜是电流偏转镜或是通过MEMS技术制成的偏转镜。