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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第29卷第6期2014年11月數(shù)據(jù)采集與處理JournalofDataAcquisitionandProcessingV01．29No．6Nov．2014引文章編號(hào)：1004—9037(2014)06—0895一06超快平面顯微成像技術(shù)陳宏偉邢芳儉王雨西雷誠(chéng)陳明華謝世鐘(清華大學(xué)電子工程系，北京，100084)摘要：快速成像技術(shù)在很多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用，本文基于超短光脈沖的時(shí)一空一頻映射原理，提出并實(shí)現(xiàn)了一種超快平面顯微成像技術(shù)。利用色散傅里葉變換及空間色散器件把光脈沖的寬帶頻譜信息分別映射到時(shí)域和空域，利用高速光電探測(cè)器進(jìn)行串行單像素成像，最終獲得了幀速率為20．9MHz，空間
2、分辨率為22肛m和55“m的一維及二維平面成像系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)中用標(biāo)準(zhǔn)的分辨率目標(biāo)板驗(yàn)證了成像效果。該技術(shù)為超快成像提供了一種有效手段，并將應(yīng)用于高速平面檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗袼爻上?；色散傅里葉變換；時(shí)一空一頻映射；顯微成像中圖分類(lèi)號(hào)：TN29文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AUltra—fastSurfaceMicroscopicImagingTechniqueC^已門(mén)Ho竹g議，ei，Xi，zgF口咒gJi口咒，訛行g(shù)yh．ri，L已iC^P729，C^P行Mi咒g?！翱?，XiPS^iz^o咒g(DepartmentofE1ectronicEngineering，TsinghuaUniversity，B
3、e巧ing，100084，China)Abstract：Fastimagingtechniqueshaveimportantapplicationsinmanyfields．Anultra—fastsurfacemicroscopicimagingtechniqueisproposedanddemonstrated．Thistechniqueisbasedonthetime—space—frequencymappingofultrashortopticalpulses．BasedondispersiveFouriertransformandspatialdispersiondevices，
4、theopticalspectrumismappingontimeandspacedo—mainseparately．Theimageisreconstructedafterahighspeedserialsingle—pixelphotodetec—tor．Aoneandtwo—dimensionalimagingsystemwiththeframerateof20．9MHz，22肛mand55肛mspatialresolutionisrealized．Imagingexperimentswithstandardres01utiontargetsaresuccessfuUydemonst
5、rated．Thistechniqueisaneffectivemethodforultrafastimagingandcanbeusedforhighspeedsurfaceinspection．Keywords：single—pixelimaging；dispersiveFouriertransform；time—space—frequencymapping；microscopicimaging口超快成像是現(xiàn)代光學(xué)成像的主要發(fā)展方向之一。受到傳統(tǒng)電荷耦合元件(Charge—coupIedde—vice，CCD)和互補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體(Complementarymetaloxidesemic
6、onductor，CMOS)傳感器等成像元件的固有屬性限制，其用于成像的速度有限，一般為幾千幀每秒的量級(jí)[1]。然而在自然界中，存在著很多超快瞬態(tài)現(xiàn)象，比如像水滴低落過(guò)程、肥皂泡破裂的瞬間等。在人類(lèi)和自然生活中，也有著許多超快瞬態(tài)過(guò)程，比如子彈擊穿水果，生物細(xì)胞的衍變，還有化學(xué)反應(yīng)過(guò)程等。比較典型的一個(gè)應(yīng)用是，在人體大量的血紅細(xì)胞中存在著極個(gè)別的突變細(xì)胞，譬如像循環(huán)流動(dòng)腫瘤細(xì)胞。這樣的腫瘤細(xì)胞可能會(huì)引發(fā)癌癥[2]。然而1mL的血液中，這樣的腫瘤細(xì)胞大概只有一個(gè)或者幾個(gè)。而1mL血液卻有大約50億個(gè)細(xì)胞。利用現(xiàn)在最快速的相機(jī)進(jìn)行拍攝識(shí)別，大約每秒拍攝1000個(gè)，識(shí)別這樣一個(gè)循環(huán)流動(dòng)腫瘤細(xì)胞需
7、要2個(gè)月時(shí)間。另外在基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“九七三”計(jì)劃)(2012CB315703)資助項(xiàng)目；國(guó)家自然科學(xué)基金(61322113)資助項(xiàng)目；國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金課題(14K10EsPCT)資助項(xiàng)目；國(guó)家環(huán)境保護(hù)大氣復(fù)合污染來(lái)源與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(SCAPC201407)資助項(xiàng)目。收稿日期：2014一07—25；修訂日期：2014—10—10萬(wàn)方數(shù)據(jù)896數(shù)據(jù)采集與處理第29卷通信系統(tǒng)中，也存在著許
