本文關(guān)鍵詞：基于光參量過程的高靈敏紅外成像技術(shù)研究

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【摘要】：隨著激光技術(shù)的發(fā)展,非線性光學作為一門新興學科迅速發(fā)展起來。光學參量放大(OPA)作為非線性光學的重要內(nèi)容之一,成為人們研究的一個熱點。光參量過程基本原理就是利用非線性光學的三波混頻過程對微弱信號光進行增強。本文基于光波在非線性晶體中傳播的基本原理和規(guī)律及非線性光學的相位匹配技術(shù),進行了微弱圖像增強的系統(tǒng)設(shè)計和基于光參量變頻與放大的高靈敏紅外成像技術(shù)的研究。主要研究內(nèi)容如下:首先,利用ZEMAX軟件設(shè)計了遠心光路和大視場光路的光學成像系統(tǒng),分析了系統(tǒng)的像差和MTF曲線,并利用軟件中的像模擬功能模擬了鑒別率板在非線性光學晶體BBO前表面所成的圖像。其次,對可用于微弱紅外圖像探測的光學參量變頻與增強技術(shù),進行了仿真與實驗研究。對高增益光參量放大過程中的參量熒光背景噪聲,提出了基于外接圓模型的空間濾波技術(shù)。通過仿真優(yōu)化設(shè)計,利用空域、頻域濾波與像傳遞系統(tǒng)相結(jié)合的方法,大大提高了參量熒光背景的抑制比例,其增強后的成像質(zhì)量較之前有明顯改善,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,實現(xiàn)了紅外波段到可見光波段的參量頻率上轉(zhuǎn)換,得到了1.3×108(82 dB)的光學圖像增益,探測靈敏度達到每像素7.4個光子。最后,研究了光波在物體表面的退偏特性對OPA成像過程的影響。對退偏嚴重的物體,可以通過改變探測光的偏振方向來改善光參量放大過程的成像質(zhì)量。對退偏較小的物體,用P偏振探測光能夠得到較高的增益和較好的圖像;對退偏嚴重的物體,用S偏振探測光能夠有效的改善圖像質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：非線性光學 光參量放大 微弱信號探測 退偏
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN21
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 光參量放大技術(shù)11-12
• 1.1.2 光參量放大過程12
• 1.2 基于光參量放大的紅外微弱信號探測12-14
• 1.3 目標表面特性對光參量放大的影響14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 光參量放大過程的基本概念和理論17-24
• 2.1 非線性波動方程17-18
• 2.2 三波耦合方程18-19
• 2.3 光學二次諧波產(chǎn)生19-22
• 2.3.1 小信號近似19-21
• 2.3.2 基頻光高消耗的情況21-22
• 2.4 光學差頻的耦合波方程及可調(diào)諧紅外輸出22-23
• 2.5 光參量圖像放大的實驗方案23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第3章 基于光參量圖像增強的光學系統(tǒng)設(shè)計24-35
• 3.1 光學成像系統(tǒng)24-29
• 3.1.1 光學系統(tǒng)成像的基本原理24-25
• 3.1.2 光學成像系統(tǒng)的像差25-28
• 3.1.3 光參量放大成像光學系統(tǒng)設(shè)計28-29
• 3.2 遠心光路設(shè)計29-32
• 3.3 大視場光路設(shè)計32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 基于光參量圖像增強的紅外成像技術(shù)的研究35-41
• 4.1 參量熒光的抑制35-36
• 4.2 光參量圖像增強的實驗研究36-37
• 4.3 光學系統(tǒng)成像仿真與實驗結(jié)果分析37-39
• 4.4 本章小結(jié)39-41
• 第5章 偏振相關(guān)的光學參量圖像增強的研究41-47
• 5.1 退偏理論41-42
• 5.2 物體表面對偏振特性的影響42-43
• 5.3 退偏對光參量圖像增強的影響43-45
• 5.4 本章小結(jié)45-47
• 結(jié)論47-48
• 參考文獻48-53
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果53-54
• 致謝54-55

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4 楊s，

本文編號：760972