[发明专利]常温运转的超高灵敏度中长波红外成像方法及成像系统

说明书

为了解决现有主流中长波红外成像技术中探测器存在较大的暗电流，难以满足中长波红外超灵敏探测的技术问题，本发明提供了一种常温运转的超高灵敏度中长波红外成像方法及成像系统。其中方法包括以下步骤：1)利用泵浦源输出的泵浦光对中长波红外图像进行频率变换和增强，得到高频近红外图像；其中，泵浦源输出的泵浦光产生近红外谐振相干光，中长波红外图像与近红外谐振相干光产生二阶非线性作用，对中长波红外图像进行频率变换和增强；2)采集并分析高频近红外图像，获取高频近红外图像的光学信息，所述光学信息包括光谱强度分布和波前相位；3)对高频近红外图像的光学信息进行转换，得到增强后的中长波红外图像信息。

技术领域

本发明属于光学成像技术，具体涉及一种常温运转的超高灵敏度中长波红外成像方法及成像系统。

背景技术

由于中长波红外的光子能量对应分子振动－转动跃迁能级，而且吸收或是透射频谱的波峰数目和位置、以及频谱的强度分布都能反映物质分子结构上的特征，因此中长波红外用以鉴定物质的组成成分，在光谱学领域具有巨大的学术价值和应用潜力。中长波红外在大气传输时吸收比散射严重得多，主要有3～5μm和8～14μm两个离散频带的大气窗口，同时，中长波红外也是物体热辐射探测的常用波段。

中长波红外技术广泛应用到环境监测、生产质控、医学成像、大气遥感和军事对抗等领域。在环境监测领域，由于大多数的碳氢气体及其它的有毒气体，如NO，H₂S、N₂O等，对中长波红外附近的光具有很强的吸收，通常其强度比中长波红外要高出好几个数量级，所以其在天然气管道泄漏的探测、油田开采、毒品稽查及地球大气中对流层和平流层组成成分的探测等方面具有广泛的应用价值；在生产质控领域，因为很多非金属和聚合物材料，如聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲脂和丙烯腈等，主要是由C-H键和O-H键组成，而这些化学键会通过吸收中长波红外，所以中长波红外可用于该类材料生产时质量监控和成分比例的定量监测；在医学成像领域，医用红外成像技术是通过人体红外辐射能量的采集，然后光电转换成电信号，最后通过软件分析以此实现疾病诊断的手段。长波红外热成像诊断技术特别是针对器官之中的血液循环炎症、血液循环炎症、酸痛等有着重要的诊断意义；在大气遥感领域，由于中长波红外对大雾、烟尘等的穿透能力较强，并且在海平面传播时气体分子对该波长的吸收和悬浮物对该波长的散射都比较弱，因此中长波红外可被广泛地应用于大气遥感领域；在军事对抗领域，中长波红外在目标识别方面具有很大的优势，因此在军事应用方面广泛用于侦查用途，例如战场详细侦查、伪装目标识别、打击毁伤分析等。

目前，基于锑化铟(InSb)、硫化铅(PnS)、硒化铅(PbSe)和碲镉汞(MCT)的探测器是实现中长波红外探测的主流探测器，但由于它们存在较大的暗电流，难以满足中长波红外超高灵敏探测。

发明内容

为了解决现有主流中长波红外成像技术中探测器存在较大的暗电流，难以满足中长波红外超灵敏探测的技术问题，本发明提供了一种常温运转的超高灵敏度中长波红外成像方法及成像系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种常温运转的超高灵敏度中长波红外成像方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)利用泵浦源输出的泵浦光对中长波红外图像进行频率变换和增强，得到高频近红外图像；

2)采集并分析高频近红外图像，获取高频近红外图像的光学信息，所述光学信息包括光谱强度分布和波前相位；

3)对高频近红外图像的光学信息进行转换，得到增强后的中长波红外图像信息。

步骤1)中，泵浦源输出的泵浦光产生近红外谐振相干光，中长波红外图像与近红外谐振相干光产生二阶非线性作用，对中长波红外图像进行频率变换和增强。