(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211235059.X (22)申请日 2022.10.10 (71)申请人 重庆大学 地址 400030 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 朱涛　杨镇　黄景晟　 (74)专利代理 机构 重庆双马智翔专利代理事务 所(普通合伙) 50241 专利代理师 顾晓玲 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/27(2006.01) (54)发明名称 利用波分复用技术提高空间成像光信号分 辨率的系统 (57)摘要 本发明提供一种利用波分复用技术提高空 间成像光信号分辨率的系统， 包括激光器、 第一 色散介质、 成像装置、 波分复用器、 探测器和示波 器， 第一色散介质对该激光器提供的脉冲激光进 行时域拉伸； 成像装置将时域拉伸后的脉冲激光 分成多个具有不同波长的入射光信号， 使各个入 射光信号垂直入射至待测样品上不同位置处， 从 待测样品上不同位置处反射回或透射出的各个 成像光信号被成像装置传输给波分复用器； 波分 复用器将接收到的重叠的不同波长成像光信号 分别分至不同的光路， 并将分成的各路空间成像 光信号传输给对应的探测器， 探测器将各路空间 成像光信号转换成空间成像电信号， 并将各路空 间成像电信号发送给示波器进行分辨， 以提高空 间成像光信号分辨 率。 权利要求书2页 说明书10页 附图6页 CN 115494004 A 2022.12.20 CN 115494004 A 1.一种利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨率的系统， 其特征在于， 包括激光 器、 第一色散介质、 成像装置、 波分 复用器、 探测器和示波器， 所述第一色散介质对 该激光器 提供的脉冲激光进行时域拉伸； 所述成像装置将时域拉伸后的脉冲激光分成多个具有不同 波长的入射光信号， 使各个入射光信号垂直入射至待测样品上不同位置处， 从所述待测样 品上不同位置处反射回或透射出的各个成像光信号被所述成像装置传输给所述波分复用 器； 当接收到多个在时域上重叠的不同波长成像光信号 时， 所述波分复用器将重叠的不同 波长成像光信号分别 分至不同的光路， 从而使分成的各路空间成像光信号中， 不同波长的 成像光信号不会在时域上发生重叠， 针对每一路空间成像光信号， 所述波分复用器将该路 空间成像光信号传输给对应的探测器， 所述探测器将该路空间成像光信号转换成空间成像 电信号， 并将该路空间成像电信号发送给 所述示波器进行分辨。 2.根据权利要求1所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨率的系统， 其特 征在于， 通过不断增大第一色散介质的色散系 数来提高空间成像光信号分辨率， 且第一色 散介质的色散系数的增大 无上限。 3.根据权利要求1所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨率的系统， 其特 征在于， 还包括设于所述波分复用器与探测器之间的第二色散介质， 所述第二色散介质对 所述波分复用器输出的各路空间成像光信号进行时域拉伸， 并将时域拉伸后的各路空间成 像光信号分别传输给对应的探测器； 针对时域拉伸后的每路空间成像光信号， 所述探测器将时域拉伸后的该路空间成像光 信号转换成空间成像电信号， 并将该路空间成像电信号发送给 所述示波器进行分辨。 4.根据权利要求3所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨率的系统， 其特 征在于， 针对所述波分 复用器的每两个输出端， 对应 设有一个第二色散介质， 其中所述波分 复用器的一输出端连接第一环形器的第一端， 所述第一环形器的第二端通过该第二色散介 质连接第二环形器的第二端， 第三端通过第一探测器连接所述示波器的对应输入端； 所述 波分复用器的另一输出端连接所述第二环形器的第一端， 第三端通过第二探测器连接所述 示波器的对应输入端； 针对所述波分复用器的每两个输出端， 所述波分复用器输出的一路空间成像光信号通 过该第一环形器传输给所述第二色散介质， 经所述第二色散介质时域拉伸后， 通过该第二 环形器传输给所述第二探测器， 所述第二探测器将时域拉伸后的该路空间成像光信号转换 成空间成像电信号， 并将该路空间成像电信号发送给所述示波器进行分辨； 所述波分复用 器输出的另一路空间成像光信号通过该第二环形器传输给所述第二色散介质， 经所述第二 色散介质时域拉伸后， 通过该第一环形器传输给所述第一探测器， 所述第一探测器将时域 拉伸后的该另一路空间成像光信号转换成空间成像电信号， 并将该另一路空间成像电信号 发送给所述示波器进行分辨。 5.根据权利要求3所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨率的系统， 其特 征在于， 针对所述波分 复用器的每个输出端， 分别设有一个第二色散介质， 所述波分复用器 的各个输出端分别通过一个第二色散介质与对应的探测器连接， 各个探测器分别与示波器 连接； 所述波分复用器输出的每路空间成像光信号经对应的第 二色散介质时域拉伸后， 被传权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115494004 A 2输给对应的探测器， 所述探测器将时域拉伸后的该路空间成像光信号转换成空间成像电信 号， 并将该路空间成像电信号发送给 所述示波器进行分辨。 6.根据权利要求1至5中任意一项所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨 率的系统， 其特征在于， 还包括设于所述第一色散介质与成像装置 之间的光放大器， 所述光 放大器将时域拉伸后的脉冲激光放大为平顶脉冲， 使 所述脉冲激光中不同波长脉冲的背 景 噪声相同， 以保证 基于所述空间成像光信号的待测样品形貌恢复精度； 所述光放大器将所述平顶脉冲传输给所述成像装置， 所述成像装置将所述平顶脉冲分 成多个具有不同波长的入射光信号， 使各个入射光信号垂直入射至待测样品上不同位置 处， 从所述待测样品上不同位置处反射回或透射出的各个成像光信号被所述成像装置传输 给所述波分复用器。 7.根据权利要求3至5中任意一项所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨 率的系统， 其特征在于， 用于对每路空间成像光信号进行时域拉伸的第二色散介质的色散 特性完全相同。 8.根据权利要求6所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨率的系统， 其特 征在于， 所述成像装置包括主环形器、 准直器、 衍射光栅和透镜， 所述主环形器的第一端连 接所述光放大器， 所述激光器提供 的脉冲激光依 次通过所述第一色散介质、 光放大器传输 给所述主环形器的第一端， 经所述第一色散介质时域拉伸并经所述光放大器放大后的脉冲 激光从所述主环形器的第二端传输给所述准直器， 经所述准直器准直后， 传输给所述衍射 光栅， 所述衍射光栅将所述脉冲激光分成多个具有不同波长的入射光信号， 所述多个入射 光信号经所述透镜后， 形成线形入射光信号， 所述线形入射光信号垂直入射到待测样品上 不同位置处， 所述线形入射光信号由多个具有不同波长的平行入射光信号组成， 由此实现 所述待测样品的线扫描； 从所述待测样品上不同位置处反射回的空间成像光信号按照原路 径传输到所述主环形器的第二端， 再从所述主环形器的第三端传输 至所述波分复用器。 9.根据权利要求1所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨率的系统， 其特 征在于， 该 脉冲激光 为脉冲重复频率高的宽光谱 超快脉冲激光。 10.根据权利要求1所述的利用波分复用技术提高空间成像光信号分辨率的系统， 其特 征在于， 所述不同波长成像光信号的重叠包括完全重叠或者部 分重叠， 当为完全重叠时， 所 述波分复用器将重叠的不同波长的成像光信号分至不同的光路， 从不同的端口输出； 当为 部分重叠时， 所述波分 复用器将在先成像光信号分至一光路后， 对于重叠部 分， 将与该在先 成像光信号波长相同的成像光信号分至先前相同的光路， 将与该在先成像光信号波长不同 的成像光信号分至不同的光路。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115494004 A 3