【摘要】：太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)大氣層后日盲段紫外光幾乎被完全吸收，應(yīng)用日盲段紫外光成像可避免太陽(yáng)光干擾，已普遍應(yīng)用于紫外導(dǎo)彈預(yù)警、公安刑偵檢測(cè)、高壓放電檢測(cè)等領(lǐng)域。光子晶體是介電材料在空間周期排布的人工材料，利用其光子局域和光子禁帶特性可實(shí)現(xiàn)光波選擇性高透射；量子點(diǎn)是三圍尺寸都很小的納米材料，具有獨(dú)特的光電性質(zhì)。利用光子晶體濾波和量子點(diǎn)光譜轉(zhuǎn)換特性設(shè)計(jì)的日盲紫外成像裝置不僅裝置體積減小，成像分辨率還可進(jìn)一步提高，同時(shí)解決了現(xiàn)有裝置中濾光片成品率低且容易老化的問(wèn)題，對(duì)未來(lái)解決光電檢測(cè)和高分辨率日盲紫外成像提供了新的思路。 目前可實(shí)現(xiàn)日盲紫外成像的裝置主要存在以下問(wèn)題：（1）通過(guò)光-電-光轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)紫外成像設(shè)備，其中像增強(qiáng)器尺寸達(dá)10cm，限制了裝置集成度；分辨率受光錐根數(shù)限制；電子倍增時(shí)需附加1000伏左右瞬時(shí)高壓。（2）現(xiàn)有裝置濾波片主要采用基于膜系設(shè)計(jì)的日盲紫外濾波器或黑色透紫外玻璃濾光片，成品率低且容易老化。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出基于光子晶體濾波和量子點(diǎn)光譜轉(zhuǎn)換的日盲紫外成像裝置，研究?jī)?nèi)容和結(jié)果可概括為： （1）結(jié)合一維光子晶體濾波和量子點(diǎn)光致發(fā)光特性，利用傳輸矩陣法設(shè)計(jì)量子點(diǎn)光譜轉(zhuǎn)換器，可將日盲段紫外光轉(zhuǎn)換為610nm附近的可見(jiàn)光。該結(jié)構(gòu)厚度僅為1mm左右，面積與CMOS面積相匹配，可大大縮小裝置體積；無(wú)需附加高壓電源即可實(shí)現(xiàn)光譜轉(zhuǎn)換；量子點(diǎn)穩(wěn)定性好且可高效瞬時(shí)發(fā)光，滿足成像要求。 （2）以量子點(diǎn)光譜轉(zhuǎn)換器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)日盲紫外成像裝置，主要由：紫外成像鏡頭、量子點(diǎn)光譜轉(zhuǎn)換器、CMOS、圖像采集器、數(shù)據(jù)處理器和顯示屏構(gòu)成。裝置體積縮��；單個(gè)像元尺寸內(nèi)可容納104量級(jí)量子點(diǎn)且單個(gè)量子點(diǎn)發(fā)光可被CCD感知到，裝置分辨率可隨像元尺寸的縮小而進(jìn)一步提高；在光譜轉(zhuǎn)換前無(wú)需單獨(dú)安裝濾波片。 （3）分析入射光角度和溫度變化對(duì)裝置成像分辨率影響，得到：溫度在25-50℃范圍內(nèi)變化及入射光角度在0-30°范圍內(nèi)變化時(shí)，所設(shè)計(jì)日盲紫外成像裝置均可實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。
【圖文】：

圖 1-2 所示，（a）高壓放電漏電時(shí)電弧為不可見(jiàn)的紫外光，需利用日盲紫外成像裝置確定放電位置，及時(shí)排除隱患；（b）為導(dǎo)彈紫外追蹤，在導(dǎo)彈紅外追蹤受到干擾情況下可啟用紫外追蹤作為備份；（c）為指紋檢測(cè)，刑偵檢測(cè)中還可對(duì)血跡進(jìn)行檢測(cè)，有助于快速破案。（a） (b) (c)

圖 1-3 （a）ICCD（增強(qiáng)型電荷耦合器件）;（b）基于像增強(qiáng)器的日盲紫外成像裝置Fig1-3 (a)ICCD(Intensified Charge Coupled Device);(b)Blind ultraviolet imaging device based onimage intensifier基于像增強(qiáng)器的日盲紫外成像裝置結(jié)構(gòu)如圖 1-3（b），主要由 UV 成像鏡頭、日盲紫外濾光片、像增強(qiáng)器、光錐、CCD、圖像采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和顯示屏構(gòu)成，此外還可附加可見(jiàn)光成像原件，組成雙光路成像裝置。其主要工作原理為：目標(biāo)輻射出日盲紫外光后，經(jīng)紫外成像鏡頭成像，所成物像經(jīng)日盲紫外濾光片后只剩余日盲段紫外光的物像，經(jīng)像增強(qiáng)器光-電-光轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光像，這部分可見(jiàn)光經(jīng)光錐傳到 CCD 表面，被 CCD 感應(yīng)到后發(fā)出相應(yīng)電信號(hào)，圖像采集器收集電信號(hào)經(jīng)圖像處理器處理，最終圖像顯示在顯示屏上。目前已商用化的日盲紫外成像裝置均采用該原理，但仍存在一些缺陷：（1）利用像增強(qiáng)器和光錐以增強(qiáng)到達(dá)感光元件上物像亮度，而這兩種部件尺寸在 10cm 以上，，導(dǎo)致整個(gè)成像裝置尺寸較大，限制了設(shè)備的集成和易攜帶性；（2）在
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O471.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2563148