【摘要】：單光子時間分辨成像光譜儀是基于“時間分辨成像光譜技術”創(chuàng)新性原理設計的新型儀器,其將單光子時間分辨技術和壓縮感知理論相結(jié)合,有效的消除了由于維度增加而帶來的靈敏度和維度問題,是基于新理論的高性能光學的新一代儀器。本課題研究的是單光子時間分辨成像光譜儀的軟件系統(tǒng),單光子時間分辨成像光譜儀控制軟件系統(tǒng)作為儀器的核心部分,是儀器得以正常工作、合理進行實驗的重要保證。該軟件系統(tǒng)中主要實現(xiàn)了計數(shù)器模塊、正交DMD模塊、菱形DMD模塊、時間測量模塊、同步控制模塊和圖像重建模塊等幾個重要部分。計數(shù)器模塊實現(xiàn)的是四路數(shù)字微鏡(DMD)和PMT/單光子計數(shù)器的計數(shù)功能;正交DMD模塊和菱形DMD模塊實現(xiàn)的是DMD芯片的翻轉(zhuǎn)控制,完成光路調(diào)制;時間測量模塊實現(xiàn)的是對DMD同步信號、激光脈沖信號以及探測器脈沖信號進行時間刻度測量;圖像重建模塊則是根據(jù)TVAL3算法將科學實驗數(shù)據(jù)進行圖像恢復重建。除圖像重建模塊外,其他模塊組合工作實現(xiàn)壓縮采樣獲得實驗數(shù)據(jù)。實驗表明,將單光子時間分辨成像光譜儀控制軟件系統(tǒng)應用于實驗中,對其功能和性能進行了全面的實驗,取得了滿意的結(jié)果。單光子時間分辨成像光譜儀的計算時間和誤差都相對傳統(tǒng)的成像技術都有極大的優(yōu)勢。在保證恢復精度基本不變的前提下,改進后的TVAL3算法的圖像重建速度可達到其他重建算法的10倍以上。鑒于此,單光子時間分辨成像光譜儀將在極弱光等前沿科學產(chǎn)業(yè)和高新技術領域獲得廣泛應用。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TH744.1
【圖文】：

－１０°邋），因而，我們可以將－１２°方向翻轉(zhuǎn)記為“０”，將＋１２°方向翻轉(zhuǎn)記為“１”，逡逑所以當測量矩陣0是隨機二值矩陣時是很容易實現(xiàn)的，且￥是基于隨機高斯矩陣逡逑生成方法得到的。根據(jù)文獻［２６］可知，利用ＤＭＤ進行信號觀測的過程如圖１．１所逡逑／ＪＮ邋0逡逑ｓｉｎｇｌｅ邋ｐｈｏｔｏｎ邐＼逡逑Ｖ＾＼￣＾邐ｉｍａｇｅ逡逑ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ逡逑ＤＭＤ邋ａｒｒａｙ邐１．．．．丨——丨邋ＤＳＰ逡逑圖１．１邋ＤＭＤ用于信號觀測的過程逡逑在ＤＭＤ進行信號觀測的過程中，ＤＭＤ表示“１”的微鏡或像素點將物體的光逡逑線反射到凸透鏡上，并最終匯聚到單光子探測器上，得到一個測量值３Ｖ經(jīng)過ＤＭＤ逡逑鏡面矩陣的每一次探測相當于測量矩陣￥的每一行私與信號０或；ｃ相乘：逡逑ｙｔ邋＝邋（ｐｉｘ邐（ｌ．ｉ）逡逑或逡逑ｙ；邋＝邋（Ｐｉ0邐（１．２）逡逑其中的ｙ；，ｉ邋＝邋１，２，３，邐為一次測量的測量值，共經(jīng)過Ｍ次測量，即可逡逑得到向量ｙ。逡逑６逡逑

逑丨邐卜？供配電單元逡逑圖２．２單光子時間分辨成像光譜儀外部接口關系圖逡逑正交ＤＭＤ驅(qū)動逡逑＾，１＾－邐＾——？邋ＲＷＥＩＦ．０１邋＾ ？逡逑控制單兀邐邐邐邐逡逑＾￣？邋ＲＷＥＩＦ＿０９，——？激光器邐丨逡逑｜邋ＤＭＤ，—控制邋＾邐？邋ＲＷＥＩＦ＿０２邋＾一－？邐Ｌ一＂？＾ＲＷＥＩＦ邋

【參考文獻】

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本文編號：2732451