[发明专利]一种基于编码的频率上转换成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于编码的频率上转换成像系统，其特征在于，包括：光场调制模块、泵浦光束模块、频率上转换模块、滤波系统以及信号采集模块，所述光场调制模块用于将信号光调整到指定偏振态并对目标场景的多个位置光强进行测量，实现对目标场景的编码功能，所述泵浦光束模块用于提供指定偏振态的泵浦光，所述频率上转换模块包括二向色镜、PPLN晶体、温控设备以及第一4f系统，所述二向色镜用于将信号光以及泵浦光束模块提供的泵浦光合束，使两束光共线传播至PPLN晶体入射面，所述PPLN晶体设置在温控设备内，所述温控设备用于提供恒温环境；所述第一4f系统用于对PLN晶体出射面的和频光色差进行校正，并对图像比例进行缩放；所述滤波系统用于滤除夹杂在和频光中的噪声；所述探测模块用于采集经滤波系统滤除过后的和频光。

2.根据权利要求1所述的基于编码的频率上转换成像系统，其特征在于，所述光场调制模块包括第一光纤准直镜、第一半波片、分辨率板、第二4f系统、数字微反射镜以及第三4f系统，信号光经第一光纤准直镜准直后，经过第一半波片照射分辨率板，由4f系统将透过分辨率板的图像以适当比例缩放，使数字微反射镜的数字微镜阵列工作区域能容纳目标图像；使用数字微反射镜根据加载的测量矩阵数据调制目标，数字微反射镜反射的被调制光脉冲准直传播，通过第三4f系统进入频率上转换模块。

3.根据权利要求1所述的基于编码的频率上转换成像系统，其特征在于，所述PPLN晶体的周期确定公式为：

其中，Λ为PPLN晶体的周期，n_i为对应不同波长的折射率，i＝1,2,3，λ_i分别为待测光、泵浦光和上转换后的光的波长。

4.根据权利要求3所述的基于编码的频率上转换成像系统，其特征在于，折射率的计算公式为：

其中，ni为对应不同波长λi的折射率，f＝(T-T₀)(T+T₀+2×273.16)，T₀为参考温度，T为PPLN晶体的温度；

5.根据权利要求1所述的基于编码的频率上转换成像系统，其特征在于，所述PPLN晶体沿光传播方向的长度大于阈值l，阈值l具体为：

l＝l₂₅[a(T-25)+b(T-25)²]

其中，l为温度为T时PPLN晶体的长度，l₂₅为温度为25℃时PPLN晶体的长度，系统中所用的PPLN晶体经验系数的取值为a＝1.54×10^-5，b＝5.3×10^-9。

6.根据权利要求1所述的基于编码的频率上转换成像系统，其特征在于，所述泵浦光束模块包括依次设置的光纤激光器、光纤准直镜和半波片，且光纤激光器、光纤准直镜和半波片位于同一光路。

7.根据权利要求1所述的基于编码的频率上转换成像系统，其特征在于，PPLN晶体的信号光/泵浦光入射面镀增透膜。

8.根据权利要求1所述的基于编码的频率上转换成像系统，其特征在于，PPLN晶体的和频光出射面镀和频光波段的增透膜。