CN115032737B - 基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统及其方法，将单模光子晶体光纤(SMPCF)与多模光子晶体光纤(MMPCF)进行熔接，且纤芯和包层都是由纯二氧化硅材料制成，具有很强的耐辐照特性，把MMPCF螺旋缠绕固定在耐辐照的刚性圆柱体上，形成耐辐照且弯曲不敏感的SMPCF‑MMPCF探头。利用高速扫频激光器将不同波长的相干光输入SMPCF‑MMPCF探头中，产生大量、低相关度和高空间分辨率的散斑图案，投射到目标物体上，通过耐辐照透镜、SMPCF‑MMPCF探头和单像素探测器搜集并记录反射光强信号，利用关联重构算法得到精细的2D目标物体图像。本发明的光子晶体光纤关联成像系统具有耐辐照、远距离实时成像、使用自由度大、制作工艺简单等优点，适用于强辐照环境下的实时成像监测。

Description

基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统及其方法

技术领域

本发明涉及光纤成像技术领域，具体而言，涉及基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统及其方法。

背景技术

核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电，它具有低碳环保、发电成本低和燃料储量丰富等特点，成为新能源发电的主流方向之一。在核能发电过程中会产生强烈的核辐照，为了保证核能发电的安全可控，需要对核能发电过程和换料过程进行实时成像监测。

工业摄像机中的图像传感器是由掺杂半导体材料制成的，辐照环境中的γ射线会使图像传感器产生伪的电信号甚至形成晶格缺陷，造成图像严重失真，无法正常工作。通过换用耐辐射器件和整体屏蔽措施，使工业摄像机具有耐辐照特性，耐辐照剂量率一般低于10³Gy且体积较大，适合在宽阔的中低辐照环境下进行成像监测。由于制作工艺复杂，使耐辐照相机的成本成倍增加，价格昂贵。尤其是对于核能发电这类高辐照环境下的成像监测任务还未能满足。

发明内容

本发明旨在提供基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统及其方法，以解决或改善上述技术问题中的至少之一。

有鉴于此，本发明的第一方面在于提供基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统。

本发明的第二方面在于提供基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法。

本发明的第一方面提供了基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统，包括：相互连接的成像部和SMPCF-MMPCF探头，所述SMPCF-MMPCF探头设置在辐照环境中，且对准目标物体；所述SMPCF-MMPCF探头包括：相互连接的单模光子晶体光纤和多模光子晶体光纤，所述多模光子晶体光纤螺旋缠绕在耐辐照刚性柱体上；其中，所述单模光子晶体光纤和所述多模光子晶体光纤的纤芯和包层均采用纯二氧化硅制成。

本发明提供的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统，光子晶体光纤通过包层中沿轴向排列的微小空气孔对光进行约束，从而实现光的沿轴向低损耗传输。单模光子晶体光纤和多模光子晶体光纤的纤芯和包层都是由纯二氧化硅制成，具有很强的耐辐照特性；

将单模光子晶体光纤与多模光子晶体光纤进行熔接，把多模光子晶体光纤螺旋缠绕固定在耐辐照的刚性圆柱体上，形成SMPCF-MMPCF探头，其中单模光子晶体用于传输光信号，多模光子晶体光纤用于产生散斑图案，对多模光子晶体光纤螺旋缠绕固定是为了提高散斑图案的空间分辨率,同时避免其受到弯曲扰动，因此，SMPCF-MMPCF探头具有耐辐照、远距离传输、使用自由度大、制作工艺简单等优点；

进一步地，当缠绕半径等于多模光子晶体光纤弯曲半径时，具有最佳空间分辨率。

通过将SMPCF-MMPCF探头设置在辐照环境中，并对辐照环境中的目标物体进行投射光，并且单模光子晶体光纤本身具有柔性，使用灵活，可以在使用中只将SMPCF-MMPCF探头靠近辐照环境中的目标物体，无需将整个系统都置于辐照环境中，免去了更多的耐辐射器件和整体屏蔽措施，降低了系统耐辐照的加工成本，同时也能对高辐照环境中的物体进行图像显示；

由于将多模光子晶体光纤螺旋缠绕在耐辐照刚性柱体上，不仅避免多模光纤受到弯曲扰动，减小了预采样散斑图案与实际散斑图案偏差，还提高了输出散斑图案的空间分辨率，进一步提高成像质量。

另外，根据本发明的实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：

上述任一技术方案中，所述成像部设置在无辐照环境中，所述单模光子晶体光纤的一端连接无辐照环境中的成像部。

在该技术方案中，将成像部整体放置在无辐照环境中，免去了本系统的一部分耐辐照需求，降低了在应对辐照方面加工的成本，通过将单模光子晶体光纤的部分设置在辐照环境中，另一部分设置在无辐照环境中，可对处于辐照环境中的多模光子晶体光纤和处于无辐照环境中的成像部进行连接，以便系统在两种环境中的分别架设。

上述任一技术方案中，所述单模光子晶体光纤靠近所述多模光子晶体光纤的一端螺旋缠绕在所述耐辐照刚性柱体上。

在该技术方案中，将单模光子晶体光纤靠近多模光子晶体光纤的一端部分螺旋缠绕在耐辐照刚性柱体上，可对二者的连接处通过耐辐照刚性柱体进行固定，进一步降低了多模光子晶体光纤受到弯曲扰动的影响。

上述任一技术方案中，所述多模光子晶体光纤靠近所述目标物体的一端设置有耐辐照透镜。

在该技术方案中，耐辐照透镜用于对多模光子晶体光纤输出散斑图案进行投射与对目标物体反射光强信号的收集。

上述任一技术方案中，所述成像部包括：计算显示系统、控制采集系统、高速扫频激光器、单像素探测器、光纤环形器，所述光纤环形器的一侧端口连接所述单模光子晶体光纤，另一侧端口分别连接所述高速扫频激光器和所述单像素探测器，所述控制采集系统分别与所述计算显示系统、所述高速扫频激光器和所述单像素探测器电连接。

在该技术方案中，光纤环形器可实现单根光纤上的双向光信号传输。环形器的信号传输方向是不可逆的，一次只能在一个方向上将光信号从一个端口引导到另一个端口，且分别与高速扫频激光器和单像素探测器连接，用于将发射光与接收光隔离开，使得单像素探测器能够探测目标物体反射光强信号，高速扫频激光器能够快速(MHz量级)产生不同波长的窄线宽相干光传入单模光子晶体光纤，控制采集系统与高速扫频激光器和单像素探测器连接，用于记录目标物体反射光强信号数据，计算显示系统与控制采集系统连接，用于将散斑图案与所对应的光强信号进行关联计算，重建并显示目标物体图像。

本发明的第二方面提供了基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法，包括如下步骤：S1，对所述SMPCF-MMPCF探头发出的M个散斑图案进行预标定，并建立数据集；S2，对所述目标物体投射M个散斑图案，获取并记录M个反射光强信号；S3，采用全变分最小化算法对所述目标物体重建图像；其中，所述基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法采用第一方面中任一项所述的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统实现。

本发明提供的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法，高速扫频激光器发出不同波长的相干光通过光纤环形器输入到SMPCF-MMPCF结构中，在多模光子晶体光纤出射端面产生不同的散斑图案，通过相机预先标定出不同波长所激励出的散斑图案(该标定仅需一次)，并建立数据集。利用耐辐照耐辐照透镜将不同的散斑图案投射到目标物体上，反射光经耐辐照透镜汇聚到光纤中，通过光纤环形器输入到单像素探测器中记录光强信号，最后利用全变分最小化算法重构目标物体图像；

在对目标物体正式进行探测之前进行预先的标定，关联成像的目标物体重建是需要散斑图案和散斑图案照射在目标物体后反射的总光强，通过标定可提前获得不同波长对应的散斑图案，在之后的成像过程中仅需记录光强即可，通过预采样的方式可以使该成像系统能够更加方便的应用于实际，降低了实际操作过程中的繁琐程度。

上述任一技术方案中，所述S1的步骤具体包括：S101，通过所述成像部产生M个不同波长的相干光，注入到SMPCF-MMPCF探头中；S102，通过所述SMPCF-MMPCF探头产生M个散斑图案，并采用面阵相机记录；S103，建立波长与输出散斑图案的数据集。

在该技术方案中，SMPCF-MMPCF探头将成像部传入的M个不同波长的相干光投射成M个散斑图案，并由面阵相机记录，预先建立波长与输出散斑图案的数据集，在之后的成像过程中仅需记录光强即可，简化了系统实际应用中的操作，能够广泛应用。

上述任一技术方案中，所述S2的步骤具体包括：S201，通过SMPCF-MMPCF探头将M个散斑图案投射到目标物体上；S202，接收目标物体的反射光信号，通过光纤环形器传输到单像素探测器上，并记录光强信号。

在该技术方案中，在对目标物体的实际探测中，MPCF-MMPCF结构探头先将M个散斑图案投射到目标物体上，并产生反射，再被MPCF-MMPCF结构探头接收，并进一步地通过光纤环形器传输到单像素探测器，对光强信号进行记录，完成一次投射和记录，在发射和接收中仅采用SMPCF-MMPCF探头即可完成，降低在辐照环境中架设的结构，降低对系统耐辐照的改造加工。

有益效果：

(1)光子晶体光纤通过包层中沿轴向排列的微小空气孔对光进行约束，从而实现光的沿轴向低损耗传输。单模光子晶体光纤和多模光子晶体光纤的纤芯和包层都是由纯二氧化硅制成，具有很强的耐辐照特性，适用于强辐照环境；

(2)将单模光子晶体光纤与多模光子晶体光纤进行熔接，把多模光子晶体光纤螺旋缠绕固定在耐辐照的刚性圆柱体上，形成SMPCF-MMPCF探头，其中单模光子晶体用于传输光信号，多模光子晶体光纤用于产生散斑图案，对多模光子晶体光纤螺旋缠绕固定是为了提高散斑图案的空间分辨率,同时避免其受到弯曲扰动，因此，SMPCF-MMPCF探头具有耐辐照、远距离传输、使用自由度大、制作工艺简单等优点，能远距离实时成像监测；

(3)使用自由度大、抗电磁干扰；

(4)制作工艺简单。本系统无需成像镜头和机械扫描装置，适用于强辐照环境下的实时成像监测。

根据本发明的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本发明的实施例的实践了解到。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明的基于高速扫频激光器的光子晶体光纤关联成像系统图；

图2为本发明的SMPCF-MMPCF结构示意图；

图3为本发明的波长调制重复定位偏差示意图；

图4为本发明的1200个散斑图案的仿真重建结果图。

其中，图1-4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1计算显示系统、2控制采集系统、3高速扫频激光器、4单像素探测器、5光纤环形器、6SMPCF-MMPCF探头、601单模光子晶体光纤、602多模光子晶体光纤、603耐辐照刚性柱体、7辐照环境、8无辐照环境、9目标物体、10耐辐照透镜。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1-2，本发明的第一方面提供了基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统，包括：相互连接的成像部和SMPCF-MMPCF探头6，SMPCF-MMPCF探头6设置在辐照环境7中，且对准目标物体9；SMPCF-MMPCF探头6包括：相互连接的单模光子晶体光纤601和多模光子晶体光纤602，多模光子晶体光纤602螺旋缠绕在耐辐照刚性柱体603上；其中，单模光子晶体光纤601和多模光子晶体光纤602的纤芯和包层均采用纯二氧化硅制成。

本发明提供的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统，光子晶体光纤通过包层中沿轴向排列的微小空气孔对光进行约束，从而实现光的沿轴向低损耗传输。单模光子晶体光纤601和多模光子晶体光纤602的纤芯和包层都是由纯二氧化硅制成，具有很强的耐辐照特性；

将单模光子晶体光纤601与多模光子晶体光纤602进行熔接，把多模光子晶体光纤602螺旋缠绕固定在耐辐照的刚性圆柱体上，形成SMPCF-MMPCF探头，其中单模光子晶体用于传输光信号，多模光子晶体光纤602用于产生散斑图案，对多模光子晶体光纤602螺旋缠绕固定是为了提高散斑图案的空间分辨率,同时避免其受到弯曲扰动动，因此，SMPCF-MMPCF探头具有耐辐照、远距离传输、使用自由度大、制作工艺简单等优点；

通过将SMPCF-MMPCF探头6设置在辐照环境7中，并对辐照环境7中的目标物体9进行投射光，并且单模光子晶体光纤601本身具有柔性，使用灵活，可以在使用中只将SMPCF-MMPCF探头6靠近辐照环境7中的目标物体9，无需将整个系统都置于辐照环境7中，免去了更多的耐辐射器件和整体屏蔽措施，降低了系统耐辐照的加工成本，同时也能对高辐照环境7中的物体进行图像显示；

由于将多模光子晶体光纤602螺旋缠绕在耐辐照刚性柱体603上，不仅避免多模光纤受到弯曲扰动，减小了预采样散斑图案与实际散斑图案偏差，还提高了输出散斑图案的空间分辨率，进一步提高成像质量。

具体地，光子晶体光纤由纯二氧化硅材料制成，具有超强的耐辐照特性。将光子晶体光纤与关联成像理论进行有机结合，形成光子晶体光纤关联成像系统，它利用光子晶体光纤产生不同结构的散斑图案，投射到目标物体9上，通过单像素探测器4搜集总光强，利用关联计算重构目标物体9图像。光子晶体光纤关联成像系统具有诸多优点，如耐强辐照、小尺寸、无需成像镜头、极简的制作工艺和远距离图像传输等，可实现强辐照环境7下的实时成像监测，光子晶体光纤在10⁴Gy/h辐照导致的衰减为0.5dB/km，因此由多模光子晶体光纤602和部分的单模光子晶体光纤缠绕而成的601SMPCF-MMPCF探头6能够在10⁴Gy/h的辐照环境中工作，并在更高的辐照环境中加强输出功率以加强适应，且无需额外的耐辐照防护结构降低了加工成本与使用空间。

具体地，单模光子晶体光纤与多模光子晶体光纤对轴熔接。

具体地，耐辐照刚性柱体603为侧壁带有螺纹的铅柱。

成像部设置在无辐照环境8中，单模光子晶体光纤601的一端连接无辐照环境8中的成像部。

在该实施例中，将成像部整体放置在无辐照环境8中，免去了本系统的一部分耐辐照需求，降低了在应对辐照方面加工的成本，通过将单模光子晶体光纤601分别设置在辐照环境7和无辐照环境8中，可对处于辐照环境7中的多模光子晶体光纤602和处于无辐照环境8中的成像部进行连接，以便系统在两种环境中的分别架设。

单模光子晶体光纤601靠近多模光子晶体光纤602的一端螺旋缠绕在耐辐照刚性柱体603上。

在该实施例中，将单模光子晶体光纤601靠近多模光子晶体光纤602的一端部分螺旋缠绕在耐辐照刚性柱体603上，可对二者的连接处通过耐辐照刚性柱体603进行固定，进一步降低了多模光子晶体光纤602受到弯曲扰动的影响。

多模光子晶体光纤602靠近目标物体9的一端设置有耐辐照透镜10。

在该实施例中，耐辐照透镜10用于对多模光子晶体光纤602输出散斑图案进行投射与对目标物体9反射光强信号的收集。

具体地，耐辐照透镜10通过管状结构件固定在多模光子晶体光纤602的出射端，或通过3D打印在多模光子晶体光纤602的出射端打印出耐辐照透镜10，或通过蚀刻技术在多模光子晶体光纤602的出射端加工出耐辐照透镜10。

成像部包括：计算显示系统1、控制采集系统2、高速扫频激光器3、单像素探测器4、光纤环形器5，光纤环形器5的一侧端口连接单模光子晶体光纤601，另一侧端口分别连接高速扫频激光器3和单像素探测器4，控制采集系统2分别与计算显示系统1、高速扫频激光器3和单像素探测器4电连接。

在该实施例中，光纤环形器5可实现单根光纤上的双向光信号传输。环形器的信号传输方向是不可逆的，一次只能在一个方向上将光信号从一个端口引导到另一个端口，且分别与高速扫频激光器和单像素探测器4连接，用于将发射光与接收光隔离开，使得单像素探测器4能够探测目标物体9反射光强信号，高速扫频激光器能够快速(MHz量级)产生不同波长的窄线宽相干光传入单模光子晶体光纤601，控制采集系统2与高速扫频激光器和单像素探测器4连接，用于记录目标物体9反射光强信号数据，计算显示系统1与控制采集系统2连接，用于将散斑图案与所对应的光强信号进行关联计算，重建并显示目标物体9图像。

具体地，控制采集系统2为嵌入式硬件，可以但不限于单片机、FPGA、STM32等其中的一种。

本发明的第二方面提供了基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法，包括如下步骤：S1，对SMPCF-MMPCF探头6发出的M个散斑图案进行预标定，并建立数据集；S2，对目标物体9投射M个散斑图案，获取并记录M个反射光强信号；S3，采用全变分最小化算法对目标物体9重建图像；其中，基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法采用第一方面中任一项的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统实现。

本发明提供的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法，高速扫频激光器发出不同波长的相干光通过光纤环形器5输入到SMPCF-MMPCF结构中，在多模光子晶体光纤602出射端面产生不同的散斑图案，通过相机预先标定出不同波长所激励出的散斑图案(该标定仅需一次)，并建立数据集。利用耐辐照耐辐照透镜10将不同的散斑图案投射到目标物体9上，反射光经耐辐照透镜10汇聚到光纤中，通过光纤环形器5输入到单像素探测器4中记录光强信号，最后利用全变分最小化算法重构目标物体9图像；

在对目标物体9正式进行探测之前进行预先的标定，关联成像的目标物体9重建是需要散斑图案和散斑图案照射在目标物体9后反射的总光强，通过标定可提前获得不同波长对应的散斑图案，在之后的成像过程中仅需记录光强即可，通过预采样的方式可以使该成像系统能够更加方便的应用于实际，降低了实际操作过程中的繁琐程度。

实施例1

基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法。其中，具体步骤包括：

S101，通过高速扫频激光器产生M个不同波长的相干光，注入到SMPCF-MMPCF探头6中；

S102，通过SMPCF-MMPCF探头6产生M个散斑图案，并采用面阵相机记录；

S103，建立波长与输出散斑图案的数据集。

在该实施例中，SMPCF-MMPCF探头6将高速扫频激光器传入的M个不同波长的相干光投射成M个散斑图案，并由面阵相机记录，预先建立波长与输出散斑图案的数据集，在之后的成像过程中仅需记录光强即可，简化了系统实际应用中的操作，能够广泛应用。

S201，通过SMPCF-MMPCF探头6将M个散斑图案投射到目标物体9上；

S202，接收目标物体9的反射光信号，通过光纤环形器5传输到单像素探测器4上，并记录光强信号。

在该实施例中，在对目标物体9的实际探测中，MPCF-MMPCF结构探头先将M个散斑图案投射到目标物体9上，并产生反射，再被MPCF-MMPCF结构探头接收，并进一步地通过光纤环形器5传输到单像素探测器4，对光强信号进行记录，完成一次投射和记录，在发射和接收中仅采用SMPCF-MMPCF探头6即可完成，降低在辐照环境7中架设的结构，降低对系统耐辐照的改造加工。

在该实施例中，如图3所示，本发明使用高速扫频激光器(MHz量级)增加散斑图案的投射速度，可实现实时动态成像监测。成像速度的计算公式为：

其中，T为一帧图像所用时间，m×n为成像分辨率，v为扫频速度。

对于成像分辨为64*64，扫频速度为1.76MHZ，根据上述公式可计算出1秒可成42帧图像，完全满足实时动态成像监测。

高速扫频激光器的光子晶体光纤关联成像系统还具有优秀的重复性和稳定性。如图3所示，在不同时段分别采集了两组散斑图案进行相关性计算，散斑图案相关性的最大偏差为0.0151几乎可以忽略，因此标定波长与散斑图案对应关系仅需一次。

在该实施例中，如图4所示，本发明的第二方面的利用全变分最小化算法重建目标物体图像。其中，具体步骤包括：

利用M个散斑图案和M个光强信号，通过压缩感知算法重构出目标物体9图像，压缩感知的数学模型可表示为：

Y＝AX

其中，A是由成像所用的多帧照明散斑组成的传感矩阵，Y为单像素探测器4接收的光强信号，目标物体9图像信号X的重构采用下面全变分最小化算法。

其中，ε为噪声，

为重建后的图像信号。

最后对本发明提供的基于高速扫频激光器3的光子晶体光纤关联成像系统，进行半实物仿真验证。使用扫频激光器在1510-1630nm波长范围内每隔0.1nm产生一个散斑图案。利用实验产生的1200个散斑图案对USAF1951分辨板部分进行半实物仿真，先通过下述公式计算出与之对应的1200个光强信号，然后利用全变分最小化算法重构目标物体9。重建结果如图4所示，左列为目标物体9，右列为仿真重建图像。

其中，S_n为光强信号，M为散斑图案的数量，P_n(x,y)为散斑图案的坐标，O(x,y)为目标物体9的坐标。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的实施例做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统，其特征在于，包括：相互连接的成像部和SMPCF-MMPCF探头(6)，所述SMPCF-MMPCF探头(6)设置在辐照环境(7)中，且对准目标物体(9)；

所述SMPCF-MMPCF探头(6)包括：相互连接的单模光子晶体光纤(601)和多模光子晶体光纤(602)，所述多模光子晶体光纤(602)螺旋缠绕在耐辐照刚性柱体(603)上；

所述多模光子晶体光纤(602)靠近所述目标物体(9)的一端设置有耐辐照透镜(10)；

所述成像部包括：计算显示系统(1)、控制采集系统(2)、高速扫频激光器(3)、单像素探测器(4)、光纤环形器(5)，所述光纤环形器(5)的一侧端口连接所述单模光子晶体光纤(601)，另一侧端口分别连接所述高速扫频激光器(3)和所述单像素探测器(4)，所述控制采集系统(2)分别与所述计算显示系统(1)、所述高速扫频激光器(3)和所述单像素探测器(4)电连接；

其中，所述单模光子晶体光纤(601)和所述多模光子晶体光纤(602)的纤芯和包层均采用纯二氧化硅制成。

2.根据权利要求1所述的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统，其特征在于，所述成像部设置在无辐照环境(8)中，所述单模光子晶体光纤(601)的一端连接无辐照环境(8)中的成像部。

3.根据权利要求1所述的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统，其特征在于，所述单模光子晶体光纤(601)靠近所述多模光子晶体光纤(602)的一端螺旋缠绕在所述耐辐照刚性柱体(603)上。

4.基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，对所述SMPCF-MMPCF探头(6)发出的M个散斑图案进行预标定，并建立数据集；

S2，对所述目标物体(9)投射M个散斑图案，获取并记录M个反射光强信号；

S3，采用全变分最小化算法对所述目标物体(9)重建图像；

其中，所述基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法采用如权利要求1-3中任一项所述的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像系统实现。

5.根据权利要求4所述的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法，其特征在于，所述S1的步骤具体包括：

S101，通过所述成像部产生M个不同波长的相干光，注入到SMPCF-MMPCF探头(6)中；

S102，通过所述SMPCF-MMPCF探头(6)产生M个散斑图案，并采用面阵相机记录；

S103，建立波长与输出散斑图案的数据集。

6.根据权利要求4所述的基于波长调制的光子晶体光纤关联成像方法，其特征在于，所述S2的步骤具体包括：

S201，通过SMPCF-MMPCF探头(6)将M个散斑图案投射到目标物体(9)上；

S202，接收目标物体(9)的反射光信号，通过光纤环形器(5)传输到单像素探测器(4)上，并记录光强信号。

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