[发明专利]基于量子点折射率调制的全光读出红外成像系统

权利要求书

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（近红外光或可见光）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（近红外光或可见光）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（近红外光或可见光）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。

2.根据权利要求1所述的基于量子点折射率调制的全光读出红外成像系统，其特征在于：所述量子点折射率调制器（3）是由多层高密度量子点阵列结构构成；

其中单个量子点中的第j个导带能级、第i个导带能级和第k个价带能级构成一个三能级系统、和，其对应的能量分别依次为，能量大小关系为>>；

其中能级与能级的能量差对应波长为的红外光光子能量，而能级与能级之间的能量差对应波长的近红外光或可见光光子能量；

波长为的红外光入射到量子点上，引起能级与能级间的光学跃迁，导致能级与能级之间波长为的近红外光或可见光的折射率变化，从而改变入射该量子点的波长为的近红外光或可见光的相位，该相位变化量与波长为的入射红外光强成正比，并且红外波长与近红外光或可见光波长具有一一对应的关系。