PICOPOWER-LD皮秒激光器及TCSPC應(yīng)用于非視距成像

 怎樣對(duì)隱藏在相機(jī)視覺(jué)范圍內(nèi)的目標(biāo)成像，是很多領(lǐng)域需要解決的問(wèn)題，如機(jī)器視覺(jué)、國(guó)防、遠(yuǎn)距離傳感、自動(dòng)駕駛、醫(yī)學(xué)成像等。宏觀尺度上的非視距成像NLOS已被證實(shí)可以通過(guò)脈沖激光器掃描可見(jiàn)光表面，用時(shí)間分辨的探測(cè)器探測(cè)進(jìn)行解決。光的探測(cè)和雷達(dá)系統(tǒng)采用了這種方法通過(guò)反射光來(lái)恢復(fù)目標(biāo)的形狀，非視距成像通過(guò)多次散射光來(lái)重構(gòu)被隱藏的目標(biāo)圖像。盡管有這些優(yōu)勢(shì)，非視距成像還有些不切實(shí)際的方面，如過(guò)高的內(nèi)存及重構(gòu)算法的數(shù)據(jù)處理要求，以及多次散射光的極微弱信號(hào)。

 Nature上由美國(guó)斯坦福大學(xué)Matthew O’Toole為第一作者的一篇論文“Confocal non-line-of-signt imaging based on the light-cone transform”的文章介紹了共焦掃描通過(guò)光錐變換的推導(dǎo)來(lái)解決非視距成像重構(gòu)的問(wèn)題。這種方法相對(duì)于以前的對(duì)隱藏目標(biāo)進(jìn)行成像方法，需要較少的計(jì)算及內(nèi)存資源，卻擁有很高的分辨率。當(dāng)對(duì)回反射目標(biāo)成像時(shí)，共焦掃描在提供了大幅增強(qiáng)的信號(hào)。而且證實(shí)了基于非視距成像的分辨率非常好，也驗(yàn)證了實(shí)時(shí)追蹤的潛力，及推導(dǎo)出結(jié)合之前的成像和物理上的精確噪聲模型的有效的算法。 另外該論文也描述了室外非直接光照下的非視距成像的實(shí)驗(yàn)。

 LIDAR系統(tǒng)使用時(shí)間分辨探測(cè)器去掃描三維的目標(biāo)。這樣的系統(tǒng)需要距離測(cè)量，去記錄光從光源到目標(biāo)再返回傳感器的時(shí)間。近期，這種時(shí)間分辨探測(cè)器被用于進(jìn)行非視距成像追蹤，或隱藏在角落里目標(biāo)的成像，通過(guò)計(jì)算非直接反射光的光路來(lái)計(jì)算目標(biāo)的形狀。

圖中采用的共焦成像的硬件和測(cè)量方法

a. 脈沖的激光器和時(shí)間分辨的探測(cè)器去掃描墻壁記錄從墻壁直接反射匯率的光和從隱藏目標(biāo)非直接反射回來(lái)的光

b. 柱狀圖測(cè)量墻壁的掃描點(diǎn)，顯示了探測(cè)器的精度。實(shí)驗(yàn)中，隱藏的目標(biāo)是用5cm x 5cm的反光膠帶做成的。探測(cè)直接信號(hào)的時(shí)間(t=4.27ns),

• 依次沿著墻壁掃描，將會(huì)得到一副拖尾圖象，這包含了非直接反射光路徑的幾何信息。圖中每條縱紋代表中從墻壁上離散點(diǎn)測(cè)到的柱狀圖，而這是從隱藏目標(biāo)反射回來(lái)的。

 這套系統(tǒng)里我們能提供的產(chǎn)品方案包括

1. 德國(guó)Alphalas的Picopower-LD-670皮秒激光器，配合驅(qū)動(dòng)器使用，可以輸出20MHz(或50MHz，100MHz)的皮秒脈沖，脈寬<60 ps

2. 德國(guó)Swabian Instruments的Time Tagger Ultra時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)器?？梢蕴峁?/span>4路輸入通道、1ps電子學(xué)時(shí)間分辨率、9ps RMS時(shí)間抖動(dòng)（時(shí)間精度）、2ns 死區(qū)時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸率70M tags/s。

3. 意大利MPD公司的SPAD，100um直徑探測(cè)面積、響應(yīng)時(shí)間<50 ps、暗計(jì)數(shù)<50 c/s。

這樣的一套方案，可以提供較高的系統(tǒng)時(shí)間分辨率和較多的探測(cè)光子事件（TSCPC死時(shí)間短）。

武漢能帶科技有限公司是以上三家產(chǎn)品的代理，可以提供整體的解決方案，應(yīng)用于非視距成像、雷達(dá)探測(cè)、飛行時(shí)間測(cè)量、熒光壽命測(cè)試等領(lǐng)域。