【摘要】：單光子時(shí)間分辨成像光譜儀是基于“時(shí)間分辨成像光譜技術(shù)”創(chuàng)新性原理設(shè)計(jì)的新型儀器,其將單光子時(shí)間分辨技術(shù)和壓縮感知理論相結(jié)合,有效的消除了由于維度增加而帶來的靈敏度和維度問題,是基于新理論的高性能光學(xué)的新一代儀器。本課題研究的是單光子時(shí)間分辨成像光譜儀的軟件系統(tǒng),單光子時(shí)間分辨成像光譜儀控制軟件系統(tǒng)作為儀器的核心部分,是儀器得以正常工作、合理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的重要保證。該軟件系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)器模塊、正交DMD模塊、菱形DMD模塊、時(shí)間測(cè)量模塊、同步控制模塊和圖像重建模塊等幾個(gè)重要部分。計(jì)數(shù)器模塊實(shí)現(xiàn)的是四路數(shù)字微鏡(DMD)和PMT/單光子計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能;正交DMD模塊和菱形DMD模塊實(shí)現(xiàn)的是DMD芯片的翻轉(zhuǎn)控制,完成光路調(diào)制;時(shí)間測(cè)量模塊實(shí)現(xiàn)的是對(duì)DMD同步信號(hào)、激光脈沖信號(hào)以及探測(cè)器脈沖信號(hào)進(jìn)行時(shí)間刻度測(cè)量;圖像重建模塊則是根據(jù)TVAL3算法將科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像恢復(fù)重建。除圖像重建模塊外,其他模塊組合工作實(shí)現(xiàn)壓縮采樣獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)表明,將單光子時(shí)間分辨成像光譜儀控制軟件系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中,對(duì)其功能和性能進(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn),取得了滿意的結(jié)果。單光子時(shí)間分辨成像光譜儀的計(jì)算時(shí)間和誤差都相對(duì)傳統(tǒng)的成像技術(shù)都有極大的優(yōu)勢(shì)。在保證恢復(fù)精度基本不變的前提下,改進(jìn)后的TVAL3算法的圖像重建速度可達(dá)到其他重建算法的10倍以上。鑒于此,單光子時(shí)間分辨成像光譜儀將在極弱光等前沿科學(xué)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;TH744.1
【圖文】：

－１０°邋），因而，我們可以將－１２°方向翻轉(zhuǎn)記為“０”，將＋１２°方向翻轉(zhuǎn)記為“１”，逡逑所以當(dāng)測(cè)量矩陣0是隨機(jī)二值矩陣時(shí)是很容易實(shí)現(xiàn)的，且￥是基于隨機(jī)高斯矩陣逡逑生成方法得到的。根據(jù)文獻(xiàn)［２６］可知，利用ＤＭＤ進(jìn)行信號(hào)觀測(cè)的過程如圖１．１所逡逑／ＪＮ邋0逡逑ｓｉｎｇｌｅ邋ｐｈｏｔｏｎ邐＼逡逑Ｖ＾＼￣＾邐ｉｍａｇｅ逡逑ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ逡逑ＤＭＤ邋ａｒｒａｙ邐１．．．．丨——丨邋ＤＳＰ逡逑圖１．１邋ＤＭＤ用于信號(hào)觀測(cè)的過程逡逑在ＤＭＤ進(jìn)行信號(hào)觀測(cè)的過程中，ＤＭＤ表示“１”的微鏡或像素點(diǎn)將物體的光逡逑線反射到凸透鏡上，并最終匯聚到單光子探測(cè)器上，得到一個(gè)測(cè)量值３Ｖ經(jīng)過ＤＭＤ逡逑鏡面矩陣的每一次探測(cè)相當(dāng)于測(cè)量矩陣￥的每一行私與信號(hào)０或；ｃ相乘：逡逑ｙｔ邋＝邋（ｐｉｘ邐（ｌ．ｉ）逡逑或逡逑ｙ；邋＝邋（Ｐｉ0邐（１．２）逡逑其中的ｙ；，ｉ邋＝邋１，２，３，邐為一次測(cè)量的測(cè)量值，共經(jīng)過Ｍ次測(cè)量，即可逡逑得到向量ｙ。逡逑６逡逑

逑丨邐卜？供配電單元逡逑圖２．２單光子時(shí)間分辨成像光譜儀外部接口關(guān)系圖逡逑正交ＤＭＤ驅(qū)動(dòng)逡逑＾，１＾－邐＾——？邋ＲＷＥＩＦ．０１邋＾ ？逡逑控制單兀邐邐邐邐逡逑＾￣？邋ＲＷＥＩＦ＿０９，——？激光器邐丨逡逑｜邋ＤＭＤ，—控制邋＾邐？邋ＲＷＥＩＦ＿０２邋＾一－？邐Ｌ一＂？＾ＲＷＥＩＦ邋

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2732451