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一种基于关联成像的光谱分析系统及其方法
| 专利名称： | 一种基于关联成像的光谱分析系统及其方法 |
| 摘要： | 本发明公开了一种基于关联成像的光谱分析系统及其方法。光谱分析系统包括宽谱激光器、准直装置、光栅、成像系统、空间光调制器、光电探测器、数据采集模块和关联计算模块。利用空间光调制器对不同波长的光束进行随机调控，随后利用调控后的探测光束对目标样品进行测量，并应用计算关联成像原理重构目标样品对不同波长光束的反射率或者透过率曲线。本发明基于空间光调制器进行光谱调制，结合光场的二阶关联计算方法，不仅实现了单点探测器下目标样品的光谱分析，还能够在原理上克服环境干扰对测量结果的影响，与传统光谱仪相比提高了光谱分析的分辨率，降低了光谱仪系统的成本。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 江苏;32 |
| 申请人： | 南京大学 |
| 发明人： | 刘晓平;陈泽 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-09-04T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-11-22T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910833763.7 |
| 公开号： | CN110487747A |
| 代理机构： | 江苏法德东恒律师事务所 |
| 代理人： | 李媛媛 |
| 分类号： | G01N21/359(2014.01);G;G01;G01N;G01N21 |
| 申请人地址： | 210046 江苏省南京市栖霞区仙林大道163号 |
| 主权项： | 1.一种基于关联成像的光谱分析系统，包括激光器、准直装置、光栅、成像系统、空间光调制器、会聚透镜、光电探测器、数据采集模块和关联计算模块；其特征在于，激光器发出的光束入射至准直装置进行准直，准直后的光束经过光栅分光得到一级衍射光斑，成像系统将所述一级衍射光斑成像于空间光调制器上；所述空间光调制器对成像后的一级衍射光斑进行调制，并将调制后的光束反射至目标样品上；所述会聚透镜将经过目标样品的透射或反射光束会聚于光电探测器上；所述光电探测器将接收到的光强信号转换为电压信号，并输入数据采集模块；所述数据采集模块以空间光调制器发出的触发信号为外部时钟，用于记录测量的光强响应电压并输入关联计算模块，所述关联计算模块对记录的光强响应电压进行计算处理，得到目标样品的高分辨率频谱图像。 2.根据权利要求1所述的一种基于关联成像的光谱分析系统，其特征在于，所述成像系统为透镜或者凹面反射镜。 3.根据权利要求1所述的一种基于关联成像的光谱分析系统，其特征在于，所述空间光调制器包括光阑、多个反射单元和控制单元，反射单元与控制单元相连；所述反射单元可以翻转，所述控制单元用于控制每个反射单元的翻转角度。 4.根据权利要求1所述的一种基于关联成像的光谱分析系统，其特征在于，所述会聚透镜采用单个透镜或透镜组。 5.根据权利要求1所述的一种基于关联成像的光谱分析系统，其特征在于，所述光电探测器的带宽高于空间光调制器的调制带宽，并小于数据采集模块的带宽。 6.如权利要求1所述一种基于关联成像的光谱分析系统的分析方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)搭建所述光谱分析系统的光路，将目标样品放置在光谱分析系统的主光轴上； (2)对空间光调制器进行编码，实现对不同波长光束的随机选通，具体为：通过计算机生成0-1分布的伪随机数列，其中，“0”表示空间光调制器中的反射单元将光束反射至光路之外，“1”表示对光束的选通； (3)空间光调制器编码稳定后，发送触发信号至数据采集模块，同时光电探测器将探测到的透射光强信号也传输至数据采集模块中，所述数据采集模块记录一组光强信号。 (4)重复步骤(2)至(3)对目标样品进行N次测量，得到N组光强信号；然后将空间光调制器调制后的光强与光电探测器接收到的总光强进行关联计算，得到目标样品的高分辨率频谱图像。 7.根据权利要求6所述的分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中，先对成像后的一级衍射光斑的谱线进行空间标定，不同波长光束对应于空间光调制器中不同的反射单元。 8.根据权利要求6所述的分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中，空间光调制器的控制单元发出触发信号至采集模块，上升沿触发数据采集模块记录光电探测器对通过目标样品的总光强的响应电压，实现光强的连续探测。 9.根据权利要求6所述的分析方法，其特征在于，所述步骤(4)中，进行关联计算即为求解矩阵H： HM×1∝ |
| 所属类别： | 发明专利 |
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