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原文传递一种时域光谱的采样系统及方法

专利名称：	一种时域光谱的采样系统及方法
摘要：	本发明公开了一种时域光谱的采样系统，泵浦源在控制模块的控制下发射泵浦信号，泵浦信号经过分光镜分为两束，其中一束泵浦信号激励宽谱光源发射光信号，且光信号与样片架上的样品相互作用，产生样品信号；另一束泵浦信号经过延迟采样单元，产生延迟信号，样品信号和延迟信号均传输至相干检测模块发生相干效应，并产生相干信号，相干信号传输至控制模块中，控制模块通过提取相干信号，完成时域光谱的重建。本发明提供的一种时域光谱的采样系统和方法，基于时域光谱信号的稀疏性，结合压缩感知技术，优化传统的时域光谱设备，完成光谱信息的高效采样和重建工作。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海集成电路研发中心有限公司
发明人：	周涛;李琛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910661334.6
公开号：	CN110333198A
代理机构：	上海天辰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	吴世华;马盼
分类号：	G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	201210 上海市浦东新区张江高斯路497号
主权项：	1.一种时域光谱的采样系统，其特征在于，包括泵浦源、分光镜、检测光路、泵浦光路、相干检测模块和控制模块，所述检测光路中包括宽谱光源和样品架，所述泵浦光路中包括延迟采样单元；所述控制模块同时连接所述延迟采样单元、泵浦源和相干检测模块；所述泵浦源在控制模块的控制下发射泵浦信号，所述泵浦信号经过分光镜分为两束，其中一束泵浦信号激励宽谱光源发射光信号，且光信号与样片架上的样品相互作用，产生样品信号；另一束泵浦信号经过所述延迟采样单元，产生延迟信号，所述样品信号和延迟信号均传输至所述相干检测模块发生相干效应，并产生相干信号，所述相干信号传输至控制模块中，所述控制模块通过提取相干信号，完成时域光谱的重建。 2.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，所述样品信号为透射信号。 3.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，所述控制模块生成稀疏采样矩阵，通过稀疏采样矩阵控制延迟采样单元产生Ms种延迟时间，且每种延迟时间对应一次光谱时域采样；所述稀疏采样矩阵为Ms行的感知矩阵；Ms为大于1的整数。 4.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，所述光谱时域采样的次数Ms＝const2×((B/rs)/ln(B/rs))，其中，const2为1/8，rs为时域光谱分辨率，B为宽谱光源的谱宽。 5.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，通过压缩感知技术完成时域光谱的重建。 6.根据权利要求1所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，所述延迟采样单元包括旋转台R1、旋转台R2、反射镜M1、反射镜M2、反射镜M3和反射镜M4，其中，旋转台R1和旋转台R2沿对称轴对称放置，反射镜M1和反射镜M2平行且反射面相对，形成位于旋转台R1上的第一光学反射腔；反射镜M3和反射镜M4平行且反射面相对，形成位于旋转台R2上的第二光学反射腔；所述第一光学反射腔和第二光学反射腔沿对称轴对称放置；所述泵浦信号沿着反射镜M1进入所述延迟采样单元，并依次经过反射镜M2、反射镜M4和反射镜M3输出所述延迟采样单元，且入射光和出射光方向相同。 7.根据权利要求6所述的一种时域光谱的采样系统，其特征在于，通过调节旋转台R1和旋转台R2向相反方向旋转的角度，改变所述延迟采样单元的延迟时间，其中，旋转台R1和旋转台R2向相反方向旋转的角度相同，且旋转台R1和旋转台R2的旋转角度范围为(-45°，+45°)，当泵浦信号入射至反射镜M1的入射角为45°时，旋转台R1和旋转台R2的旋转角度为0°。 8.一种时域光谱的采样方法，其特征在于，包括如下步骤： S01：控制模块控制泵浦源产生泵浦信号； S02：进行光谱时域采样，具体包括： S021：泵浦信号经过分光镜分为两束，其中一束泵浦信号激励宽谱光源发射光信号，且光信号与样片架上的样品相互作用，产生样品信号； S022：控制模块生成稀疏采样矩阵，通过稀疏采样矩阵控制延迟采样单元产生对应的延迟时间，且所述稀疏采样矩阵的一行对应一次时域光谱的采样；另一束泵浦信号经过延迟采样单元，产生对应的延迟信号； S023：样品信号和延迟信号均传输至相干检测模块发生相干效应，并产生相干信号，相干信号传输至控制模块中，完成一次光谱时域采样； S024：重复步骤S021-S023，进行Ms次光谱时域采样，且每次光谱时域采样时，控制模块控制延迟采样单元产生不同的延迟时间； S03：控制模块通过提取Ms次相干信号，完成时域光谱的重建。 9.根据权利要求8所述的一种时域光谱的采样方法，其特征在于，所述步骤S03中通过压缩感知技术完成时域光谱的重建。 10.根据权利要求8所述的一种时域光谱的采样方法，其特征在于，所述延迟采样单元包括旋转台R1、旋转台R2、反射镜M1、反射镜M2、反射镜M3和反射镜M4，其中，旋转台R1和旋转台R2沿对称轴对称放置，反射镜M1和反射镜M2平行且反射面相对，形成位于旋转台R1上的第一光学反射腔；反射镜M3和反射镜M4平行且反射面相对，形成位于旋转台R2上的第二光学反射腔；所述第一光学反射腔和第二光学反射腔沿对称轴对称放置；所述泵浦信号沿着反射镜M1进入所述延迟采样单元，并依次经过反射镜M2、反射镜M4和反射镜M3输出所述延迟采样单元，且入射光和出射光方向相同；通过调节旋转台R1和旋转台R2向相反方向旋转的角度，改变所述延迟采样单元的延迟时间，其中，旋转台R1和旋转台R2向相反方向旋转的角度相同，且旋转台R1和旋转台R2的旋转角度范围为(-45°，+45°)，当泵浦信号入射至反射镜M1的入射角为45°时，旋转台R1和旋转台R2的旋转角度为0°。
所属类别：	发明专利