CN112904364A - 一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案 - Google Patents

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黄小平
白艳锋
傅喜泉
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Abstract

本发明涉及一种光束的传输和变换技术，公开了一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案。由信号源输出线性偏振的高斯光束，高斯光束经过空间光调制器进行调制与变换后，得到空心高斯光束；空心高斯调制源经准值后在大气湍流中传播并照射在目标物体上；经目标物体反射的光束由一个无空间分辨能力的桶探测器接收。本发明直接利用了空心高斯源的特性，实现对大气湍流下关联成像的图像分辨率控制，原理科学，容易实现，装置简单，易于调制，具有重要的实用价值。

Description

一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案
技术领域
本发明涉及光束的传输、变换和两个光信号关联的技术，具体涉及一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，可应用于遥感领域。
背景技术
由于关联成像近年来得到了很好的发展，人们越来越关注如何将该技术应用于实际应用中，以克服传统光学系统的局限性。大气湍流作为其传输路径中不可避免的信道环境，光束在传播过程中由于受到大气湍流的影响而发生光强波动、光束漂移等现象，使系统的点扩展函数发生扩散，从而导致图像分辨率的下降。因而，需要对大气湍流下关联成像系统的成像质量进行改善。
目前，抑制湍流效应的方法有自适应技术和光源整形技术等。尽管如此，每种技术都有一些性能的限制、硬件和软件的需求。在这里，我们提出了一种具有空心特性的高斯光束，来研究在大气湍流下关联成像的特性，并且发现在一定的条件下，空心高斯源可以抵抗湍流的影响。之所以选择空心高斯光束，是因为它具有独特的性质，如：其强度分布可以随着传播距离的增加而变化为高斯分布，这可以补偿由于源平面的中心强度弱而造成的成像质量损失，因此研究它在大气湍流中的关联成像具有一定的意义。
本发明提出了一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像系统和设计方案。通过研究分析，我们发现与普通高斯源相比，空心高斯调制源可以提高大气湍流下关联成像的图像分辨率，我们的发明可能有助于关联成像的实际应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，原理简单，容易实现，能够抵抗湍流的影响，具有实际应用价值，其结构简单，经济成本低。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，包括如下步骤：
(1)由信号源输出线性偏振的高斯光束；
(2)高斯光束经过空间光调制器进行调制与变换后，得到空心高斯光束；
(3)调制空心高斯光束经准值后在大气湍流中传播并照射在目标物体上；
(4)经目标物体反射的光束由一个无空间分辨能力的桶探测器接收。
上述技术方案中，所述信号源是用来输出线性偏振的高斯光束；
上述技术方案中，所述空间光调制器是用来对信号源输出的高斯光束进行调制与变换，并输出空心高斯光束。
上述技术方案中，所述无空间分辨能力的桶探测器用于接收经物体反射的光束，从而记录经物体反射的总光强。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、直接利用了空心高斯源的特性，实现对大气湍流下关联成像的图像分辨率控制，原理简单，容易实现；
2、装置结构简单，易于调整，制造成本低；
3、不需要借助其他特殊的光学元件，装置稳定性好；
4、充分利用关联成像的特性，抗干扰能力强。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案的结构示意图；
图中，1：信号源；2：空间光调制器；3：计算机；4：目标物体；5：桶探测器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步描述。
参见附图1，本实施例提出的空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，包括信号源1、空间光调制器2、计算机3、目标物体4、桶探测器5。
上述各部分的功能分别说明如下：
信号源1，用于输出线性偏振的高斯光束；
空间光调制器2，用于对信号源输出的高斯光束进行调制并输出空心高斯光束；
计算机3，用于对空间光调制器进行操控；
目标物体4，用于成像；
桶探测器5，用于接收经物体反射的光束，从而记录经物体反射的光强分布信息。
利用上述装置设计的空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，具体操作步骤如下：
1.由信号源1输出线性偏振的高斯光束；
2.高斯光束经过空间光调制器2进行调制与变换后，得到空心高斯光束。该空心高斯光束的统计特征可以通过空间光调制器2进行控制；
3.调制空心高斯光束经准值后在大气湍流中传播并照射在目标物体4上。关于湍流的大小可以用大气湍流折射率结构常数来表征；
4.经目标物体4反射的光束由一个无空间分辨能力的桶探测器5接收后，进行关联运算。该关联成像的图像分辨率可通过改变空心高斯光束的阶数来控制。

Claims (6)

1.一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，其特征在于以下步骤：
(1)由信号源输出线性偏振的高斯光束；
(2)高斯光束经过空间光调制器进行调制与变换后，得到空心高斯光束；
(3)调制空心高斯光束经准值后在大气湍流中传播并照射在目标物体上；
(4)经目标物体反射的光束由一个无空间分辨能力的桶探测器接收。
2.一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，包括信号源、空间光调制器、计算机、目标物体、无空间分辨能力的桶探测器，其特征在于：由信号源输出线性偏振的高斯光束；高斯光束经过空间光调制器进行调制与变换后，得到空心高斯光束；调制空心高斯光束经准值后在大气湍流中传播并照射在目标物体上；经目标物体反射的光束由一个无空间分辨能力的桶探测器接收。
3.根据权利要求2所述的一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，其特征在于：所述信号源是用来输出线性偏振的高斯光束。
4.根据权利要求2所述的一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，其特征在于：所述的空间光调制器由计算机来操控，通过对空间光调制器进行调制与变换后，得到具有空心特性的高斯光束，并且该空心高斯光束的统计特征可以通过空间光调制器进行控制。
5.根据权利要求2所述的一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，其特征在于：所述的目标物体用于成像，从而方便观察关联成像的图像分辨率变化。
6.根据权利要求2所述的一种空心高斯调制源在大气湍流下的关联成像方案，其特征在于：所述的无空间分辨能力的桶探测器用于接收经物体反射的光束，从而记录经物体反射的光束总光强。
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龙敏慧: "湍流大气中部分相干光传输特性与关联成像研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库, vol. 5, no. 4, pages 1 - 5 *

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