基于量子点折射率调制的全光读出红外成像系统

摘要

本发明请求保护一种基于量子点折射率调制的全光读出红外成像系统，包括红外成像光学元件、调制光束合束器、量子点折射率调制器、光学移相器、激光光源、准直透镜、光学分束器、反射镜、干涉光束合束器和近红外光（可见光）相机。其中量子点折射率调制器由多层高密度量子点结构（层）构成，利用量子点三能级系统，将红外辐射强度信号转换成与之成正比的近红外（可见光）相位信号。本发明由于采用高密度量子点、量子点几何尺寸极小、并且量子点三能级系统折射率调制速度快，该系统可实现高速、高分辨率的红外成像，并可通过量子点折射率调制器实现对红外物体的光谱扫描。可广泛用于生物化学、临床医学、法医刑侦、资源勘探、环境科学、太空研究和国防安全等众多领域。

主权项

1.一种基于量子点折射率调制的全光读出红外成像系统，包括红外成像光学元件（1）、调制光束合束器（2）、量子点折射率调制器（3）、光学移相器（4）、激光光源（5）、准直透镜或抛物面反射镜（6）、光学分束器（7）、反射镜（8）、干涉光束合束器（9）和近红外光或可见光相机（10）；所述成像系统分为两个相对独立的光路：分别是调制-读出光路和参考光路；其中调制-读出光路上沿入射光传播方向的元件依次为：红外成像光学元件（1）、调制光束合束器（2）、量子点折射率调制器（3）、光学移相器（4）、干涉光束合束器（9）和近红外光或可见光相机（10）；参考光路上沿入射光传播方向的元件依次为：激光光源（5）、准直透镜或抛物面反射镜（6）、光学分束器（7）和反射镜（8）；所述系统是通过红外成像光学元件（1）将红外物体成像于量子点折射率调制器（3），在红外成像光学元件（1）和量子点折射率调制器（3）之间设置调制光束合束器（2）；由激光光源（5）产生近红外光或可见光，通过准直透镜或抛物面反射镜（6）准直后，经过光学分束器（7）分为读出光和参考光；所述读出光经过调制光束合束器（2）与红外物体在量子点折射率调制器（3）上的红外像重合，利用量子点折射率调制器（3）的量子点三能级系统相位调制特性，红外像的红外光强信号被转换成为读出光的相位信号，该读出光进一步通过光学移相器（4）产生一个附加的相位，其中n为任意整数、为圆周率；所述参考光通过反射镜（8）、干涉光束合束器（9）与通过光学移相器（4）之后的读出光重合在近红外光或可见光相机（10）上；通过近红外光或可见光相机（10）读取参考光和读出光的干涉光强，最终将读出光携带的相位信号还原成为红外图像的光强度信号，从而利用近红外光或可见光相机获取物体红外图像。