基于光参量过程的高灵敏红外成像技术研究

发布时间：2017-08-30 18:41

  本文关键词：基于光参量过程的高灵敏红外成像技术研究

  更多相关文章： 非线性光学 光参量放大 微弱信号探测 退偏

【摘要】：随着激光技术的发展,非线性光学作为一门新兴学科迅速发展起来。光学参量放大(OPA)作为非线性光学的重要内容之一,成为人们研究的一个热点。光参量过程基本原理就是利用非线性光学的三波混频过程对微弱信号光进行增强。本文基于光波在非线性晶体中传播的基本原理和规律及非线性光学的相位匹配技术,进行了微弱图像增强的系统设计和基于光参量变频与放大的高灵敏红外成像技术的研究。主要研究内容如下:首先,利用ZEMAX软件设计了远心光路和大视场光路的光学成像系统,分析了系统的像差和MTF曲线,并利用软件中的像模拟功能模拟了鉴别率板在非线性光学晶体BBO前表面所成的图像。其次,对可用于微弱红外图像探测的光学参量变频与增强技术,进行了仿真与实验研究。对高增益光参量放大过程中的参量荧光背景噪声,提出了基于外接圆模型的空间滤波技术。通过仿真优化设计,利用空域、频域滤波与像传递系统相结合的方法,大大提高了参量荧光背景的抑制比例,其增强后的成像质量较之前有明显改善,峰值信噪提升22%。利用10 Hz,355 nm的大能量皮秒紫外泵浦激光,实现了红外波段到可见光波段的参量频率上转换,得到了1.3×108(82 dB)的光学图像增益,探测灵敏度达到每像素7.4个光子。最后,研究了光波在物体表面的退偏特性对OPA成像过程的影响。对退偏严重的物体,可以通过改变探测光的偏振方向来改善光参量放大过程的成像质量。对退偏较小的物体,用P偏振探测光能够得到较高的增益和较好的图像;对退偏严重的物体,用S偏振探测光能够有效的改善图像质量。
【关键词】：非线性光学 光参量放大 微弱信号探测 退偏
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 光参量放大技术11-12
• 1.1.2 光参量放大过程12
• 1.2 基于光参量放大的红外微弱信号探测12-14
• 1.3 目标表面特性对光参量放大的影响14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 光参量放大过程的基本概念和理论17-24
• 2.1 非线性波动方程17-18
• 2.2 三波耦合方程18-19
• 2.3 光学二次谐波产生19-22
• 2.3.1 小信号近似19-21
• 2.3.2 基频光高消耗的情况21-22
• 2.4 光学差频的耦合波方程及可调谐红外输出22-23
• 2.5 光参量图像放大的实验方案23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 基于光参量图像增强的光学系统设计24-35
• 3.1 光学成像系统24-29
• 3.1.1 光学系统成像的基本原理24-25
• 3.1.2 光学成像系统的像差25-28
• 3.1.3 光参量放大成像光学系统设计28-29
• 3.2 远心光路设计29-32
• 3.3 大视场光路设计32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 基于光参量图像增强的红外成像技术的研究35-41
• 4.1 参量荧光的抑制35-36
• 4.2 光参量图像增强的实验研究36-37
• 4.3 光学系统成像仿真与实验结果分析37-39
• 4.4 本章小结39-41
• 第5章 偏振相关的光学参量图像增强的研究41-47
• 5.1 退偏理论41-42
• 5.2 物体表面对偏振特性的影响42-43
• 5.3 退偏对光参量图像增强的影响43-45
• 5.4 本章小结45-47
• 结论47-48
• 参考文献48-53
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果53-54
• 致谢54-55

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张伟;李松维;陈蕾;;计算机红外成像技术研究[J];电脑知识与技术;2010年15期

2 顾聚兴;用超声波与红外成像技术探测隐藏的缺陷[J];红外;2002年03期

3 顾聚兴;用红外成像技术保持饲养牲畜的健康[J];红外;2002年05期

4 王力;红外成像技术在变电所的应用[J];农村电气化;2002年12期

5 宋玉伟,宋纯鹏;红外成像技术在生命科学中的应用[J];生命科学研究;2004年S1期

6 倪国强;秦庆旺;肖蔓君;高昆;;中国红外成像技术发展的若干思考[J];科技导报;2008年22期

7 刘彦超;;红外成像技术在电力系统中的应用[J];科技创新导报;2008年28期

8 马民;李明明;;红外成像技术在煤矿中的应用[J];陕西煤炭;2009年05期

9 周建民;周其显;刘燕德;徐冬冬;冯召勇;;红外成像技术在农产品加工自动化中的应用[J];中国农机化;2010年06期

10 岳桢干;;美国研究人员拟通过高分辨率红外成像技术检测黑色素瘤[J];红外;2011年02期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 万福强;;红外成像技术的发展与典型硬件结构[A];武备维修保障理论与应用：中国造船工程学会学术论文集.3[C];2013年

2 蔡毅;;非制冷红外成像技术及其应用[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

3 张青川;郭哲颖;陈大鹏;董凤良;熊志铭;李超波;伍小平;;光学读出微梁阵列红外成像技术[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（上）[C];2005年

4 刘珂;刘小龙;庄振福;严铠;;红外成像技术在SF_6电气设备检修中的应用[A];山东电机工程学会2012年度学术年会论文集[C];2012年

5 李强林;张建文;胡希文;王刚;卓自明;;红外成像技术应用于煤矿井下电气设备在线检测的探讨[A];第十八届全国煤矿自动化学术年会中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2008年

6 俞震华;;红外成像技术在百万千瓦机组电气设备应用分析[A];全国火电600MW机组技术协作会第13届年会论文集[C];2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 张腾飞;基于光参量过程的高灵敏红外成像技术研究[D];燕山大学;2016年

2 潘耀都;嵌入式红外成像技术的研究[D];北方工业大学;2007年

3 丛晓刚;皮下静脉红外成像技术的研究[D];华中科技大学;2007年

4 杨s，

本文编号：760972