《套用於超光譜成像的單晶體二次聲光可調濾波技術研究》是依託福建師範大學，由張春光擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：套用於超光譜成像的單晶體二次聲光可調濾波技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張春光
- 依託單位：福建師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超光譜成像是國際光學領域研究的前沿課題之一。利用超光譜成像，可以獲得被測目標豐富的圖像信息和光譜信息，因而在眾多領域具有廣闊套用前景。分光技術是超光譜成像領域的研究核心之一。非共線聲光可調濾波器（AOTF），可實現對輸出光信號的快速電掃描，具有用於超光譜成像的優勢。本項目擬研究利用一個非共線AOTF在單晶體中實現二次聲光可調濾波的方法，具有光譜解析度提高明顯、光路簡潔，操作方便等優點，能夠為超光譜成像提供一種實用的分光技術。研究全面考慮聲光晶體相關材料學特性的改進型聲光作用理論；探討單晶體二次濾波實現的參數條件，研究二次濾波光譜寬度和衍射效率隨AOTF參數變化的規律；獲取保障信號質量情況下提高AOTF光譜解析度的有效方法；研究單晶體二次濾波信號的穩定性和空間分辨性能的改善方法。本項目還將建立單晶體二次聲光濾波的實驗平台並開展相關研究，通過結果反饋，完善AOTF的設計。
結題摘要
超光譜成像是國際光學領域研究的前沿課題之一。非共線聲光可調濾波器（AOTF），作為分光元件，可實現對輸出光信號波長的快速電掃描。非共線AOTF，它的體積小、重量輕、調諧範圍寬、調諧靈活，具有用於超光譜成像的優勢。光譜解析度是非共線AOTF的重要性能指標之一。本項目提出並研究了利用一個非共線AOTF 在單晶體中實現二次聲光可調濾波的方法。研究表明，單晶體二次濾波方法能夠明顯提高光譜解析度，而且光路簡潔、調諧方便、成本低，可為超光譜成像提供一種實用的分光新技術。具體地，從聲光作用基本原理出發，研究了入射光波為右旋e光和左旋o光兩種模式下的TeO2非共線AOTF的聲光作用關係，獲得了兩種光波模式下的聲光衍射效率、光譜寬度、衍射光方向等與AOTF的入射光方向、超聲頻率的關係，建立了單晶體聲光二次濾波技術參數選擇的理論基礎；深入研究了單晶體二次聲光濾波的原理，明確交叉光譜區的存在是單晶體二次濾波實現的必要前提；獲得了存在交叉光譜區前提下單晶體二次濾波的衍射效率、光譜寬度與入射光方向、超聲頻率和方向等參數的關係；研究了二次濾波信號的穩定性和空間分辨性能隨著超聲頻率、方向變化的規律，結果表明，恰當選擇後置稜鏡兩頂角的消色散方法可以有效地提高二次濾波光信號的穩定性和空間分辨性能；研究建立了單晶體二次濾波的實驗平台，測試結果表明，可見光範圍內，聲光衍射效率保持在較好水平，旁瓣抑制效果明顯，衍射光信號的穩定性和空間分辨能力較好，光譜解析度可達1.15nm @633.0 nm，較單次聲光濾波光譜解析度平均提高27%；結合螢光倒置顯微鏡，建立了基於非共線AOTF的超光譜顯微成像系統，選取了植物花粉和花蕊、小鼠和人體皮膚、人體胃壁黏膜、舌體黏膜、前列腺等組織樣品為被測對象，在可見光範圍內獲得了目標樣品的超光譜圖像，實驗結果表明，採集到的樣品各波段光譜信號較好，超光譜圖像能夠在微米量級上清晰分辨出樣品的微觀結構，研究體現了已建立的超光譜成像系統用於生物醫學超光譜成像的可行性和巨大潛力。綜上，通過項目組成員齊心合力、合理分工協作，完成了預期的研究任務、目標；本項目研究的單晶體二次濾波方法能夠為超光譜成像提供實用、高性能的分光技術。
