专利摘要
本申请涉及一种基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量的方法和系统。所述方法包括：待观测物理系统中产生超快脉冲光信号；对超快脉冲光信号进行强度调制空间编码处理；将编码超快脉冲光信号的时域序列通过时空编辑器往空间水平方向进行编排；对编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式通过频率空间编辑器进行频率分光处理；将编码时空频同步超快脉冲光信号通过频率时间延迟器进行频率时间延迟；将高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号通过面阵探测器，实时压缩采集得到压缩编码数据信息；根据压缩编码数据信息进行数据解压解码获取所述超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。可以实现超快时空频三域信息实时测量。
权利要求
1.基于时空频压缩的超快时空频信息实时测量方法，其特征在于，包括：
待观测物理系统中产生超快脉冲光信号；
对所述超快脉冲光信号进行强度调制空间编码处理，得到编码超快脉冲光信号；
将所述编码超快脉冲光信号的时域序列往空间水平方向进行编排，得到编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式；
对所述编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式进行频率分光处理，将每个超快脉冲的频率信息加载在垂直空间信息上，得到编码时空频同步超快脉冲光信号；
将所述编码时空频同步超快脉冲光信号进行频率时间延迟，得到高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号；
对所述高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号，实时压缩采集得到压缩编码数据信息；
根据所述压缩编码数据信息进行数据解压解码获取所述超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。
2.根据权利要求1所述的基于时空频压缩的超快时空频信息实时测量方法，其特征在于：所述超快脉冲光信号为超快时空锁模脉冲。
3.根据权利要求1所述的基于时空频压缩的超快时空频信息实时测量方法，其特征在于：采用Two-Step Iterative Shrinkage/Thresholding算法进行所述数据解压解码以获取超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。
4.基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-3任一所述的方法，包括：超快脉冲光信号产生模块，用于在待观测物理系统中产生超快脉冲光信号；
空间编码模块，用于对超快脉冲光信号进行强度调制空间编码处理，以得到编码超快脉冲光信号；
时空编排模块，用于将所述编码超快脉冲光信号的时域序列往空间水平方向进行编排，以得到编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式；
频率空间编辑模块，用于对所述编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式进行频率分光处理，以将每个超快脉冲的频率信息加载在垂直空间信息上，得到编码时空频同步超快脉冲光信号；
频率时间延迟模块，用于将所述编码时空频同步超快脉冲光信号进行频率时间延迟，以得到高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号；
压缩编码数据采集模块，用于利用高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号采集得到压缩编码数据信息；
解压解码模块，用于根据压缩编码数据信息进行数据解压解码，以获得超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。
5.根据权利要求4所述的基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统，其特征在于，所述空间编码模块为数字微镜设备。
6.根据权利要求4所述的基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统，其特征在于，所述时空编排模块为声光调制器。
7.根据权利要求4所述的基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统，其特征在于，所述频率空间编辑模块为衍射光栅。
8.根据权利要求4所述的基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统，其特征在于，所述压缩编码数据采集模块为面阵探测器，所述面阵探测器采集高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号时，信号在空间上存在重叠压缩，加载在空间信息上的时间、频率信息同步重叠压缩。
9.根据权利要求8所述的基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统，其特征在于，所述面阵探测器为电荷耦合元件相机。
说明书
技术领域
本发明涉及超快信号测量技术领域，特别涉及基于时空频压缩的超快时空频信息实时测量方法和系统。
背景技术
超快脉冲激光由于其持续时间短、峰值功率高、光谱宽等特点，在各个学科领域都有着极其广泛的应用。超快光场（短至皮秒、飞秒量级的光场）与大气和水中许多自然现象有相同或相似的动力学过程，研究超快光场动力学过程对预防和应对许多大气和水中动力学产生的灾害有不可替代的作用，经过多年的发展，超快光场时域测量已发展出多种技术及方法，如估算飞秒和皮秒脉冲宽度的自相关技术，表征飞秒脉冲全场信息（振幅和相位）的频率分辨光学门技术（FROG）和基于直接电场重建的光谱相位干涉技术（SPIDER），FROG技术和SPIDER技术均具有超高的时域分辨率（可达fs量级）。然而超快光场往往具有空间复杂性，即不同空间位置处的信号之间存在差异性，上述传统的测量方案仅时域上的分辨能力，无法同步获得超快光场的空间信息、频率信息，导致所获得的结果存在片面性。
发明内容
本发明所要解决的问题是实现基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量的方法和系统，突破现有技术无法时空频三域信息同步实时测量的限制，实现全场信息测量。
基于时空频压缩的超快时空频信息实时测量方法，包括：
待观测物理系统中产生超快脉冲光信号；
对所述超快脉冲光信号进行强度调制空间编码处理，得到编码超快脉冲光信号；
将所述编码超快脉冲光信号的时域序列往空间水平方向进行编排，得到编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式；
对所述编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式进行频率分光处理，将每个超快脉冲的频率信息加载在垂直空间信息上，得到编码时空频同步超快脉冲光信号；
将所述编码时空频同步超快脉冲光信号进行频率时间延迟，得到高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号；
对所述高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号，实时压缩采集得到压缩编码数据信息；
根据所述压缩编码数据信息进行数据解压解码获取所述超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。
在其中一个实施例中，所述超快脉冲光信号为超快时空锁模脉冲。
在其中一个实施例中，采用Two-Step Iterative Shrinkage/Thresholding算法进行所述数据解压解码以获取超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。
本发明还提供基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统，用于实现本发明提供的方法，包括：
超快脉冲光信号产生模块，用于在待观测物理系统中产生超快脉冲光信号；
空间编码模块，用于对超快脉冲光信号进行强度调制空间编码处理，以得到编码超快脉冲光信号；
时空编排模块，用于将所述编码超快脉冲光信号的时域序列往空间水平方向进行编排，以得到编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式；
频率空间编辑模块，用于对所述编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式进行频率分光处理，以将每个超快脉冲的频率信息加载在垂直空间信息上，得到编码时空频同步超快脉冲光信号；
频率时间延迟模块，用于将所述编码时空频同步超快脉冲光信号进行频率时间延迟，以得到高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号；
压缩编码数据采集模块，用于利用高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号采集得到压缩编码数据信息；
解压解码模块，用于根据压缩编码数据信息进行数据解压解码，以获得超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。
在其中一个实施例中，所述空间编码模块为数字微镜设备。
在其中一个实施例中，所述时空编排模块为声光调制器。
在其中一个实施例中，所述频率空间编辑模块为衍射光栅。
在其中一个实施例中，所述频率时间延迟模块为特定角度放置的介质膜反射长镜对。不同频率的光通过长镜对多次反射以实现时间延迟。
在其中一个实施例中，所述压缩编码数据采集模块为面阵探测器，所述面阵探测器采集高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号时，信号在空间上存在重叠压缩，加载在空间信息上的时间、频率信息同步重叠压缩。
在其中一个实施例中，所述面阵探测器为电荷耦合元件相机。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果至少如下：
满足超快光场的时空频同步实时超快测量，在对超快光场编码后将时间信息和频率信息叠加在空间信息上，结合空间信息重叠压缩，以面阵探测器进行数据采集，利用Two-StepIterative Shrinkage/Thresholding算法解码反演，从而实现超快时空频三域信息实时测量。本发明简单解决了现有技术各方面的限制，在超快测量方面有着广泛的应用前景。
附图说明
图1为一个实施例中超快脉冲光信号生成光路示意图；
图2为一个实施例的基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统的系统结构框图；
图3为一个实施例的一组超快脉冲光信号空间光斑分布示意图；
图4为一个实施例的一组超快脉冲光信号编码后空间光斑分布示意图；
图5为一个实施例的空间编码部件的编码示意图；
图6为一个实施例中压缩编码数据信息的示意图；
图7为一个实施例中时空频同步编码超快脉冲光信号的示意图；
图8为一个实施例中超快光场时空频信号的示意图；
图9为一个实施例中基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统的系统光路结构x-z平面示意图；
图10为一个实施例中基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统的系统光路结构y-z平面示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在一个实施例中，采用如图1所示的超快脉冲光信号生成光路，该光路包括多模半导体泵浦源1、合束器2、增益光纤3、渐变折射率光纤4、第一准直器5、半波片6、偏振相关隔离器7、第一光分束器8、1/4波片9、带通滤波器10和第二准直器11。该光路利用非线性偏振旋转技术产生超快时空锁模脉冲信号。多模半导体泵浦源1提供泵浦光信号，泵浦光信号经合束器2耦合进入增益光纤3使得增益光纤中发生粒子数反转，半波片6、偏振相关隔离器7、1/4波片9和带通滤波器10在整个激光腔内提供非线性偏振旋转，激光腔通过第一光分束器8输出超快时空锁模脉冲信号。
在一个实施例中，如图2所示，提供了基于时空频压缩的超快时空频信息实时测量方法，包括：
待观测物理系统中产生超快脉冲光信号，如可以利用非线性偏振旋转技术产生超快脉冲光信号，图3示出了一种超快脉冲信号的空间光斑分布图；
对所述超快脉冲光信号进行强度调制空间编码处理，得到编码超快脉冲光信号，图4示出了超快脉冲信号经过编码后的空间光斑的分布示意图；
将所述编码超快脉冲光信号的时域序列往空间水平方向进行编排，得到编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式；
对所述编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式进行频率分光处理，将每个超快脉冲的频率信息加载在垂直空间信息上，得到编码时空频同步超快脉冲光信号，如图7所示；
将所述编码时空频同步超快脉冲光信号进行频率时间延迟，得到高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号；
对所述高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号，实时压缩采集得到压缩编码数据信息，得到的压缩编码数据信息如图6所示；
根据所述压缩编码数据信息采用Two-Step Iterative Shrinkage/Thresholding算法进行数据解压解码获取所述超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。
在其中一个实施例中，所述超快脉冲光信号为超快时空锁模脉冲。
在其中一个实施例中，提供了基于时空频压缩的超快时空频三域信息实时测量系统，参阅图2，系统包括：
超快脉冲光信号产生模块，用于在待观测物理系统中产生超快脉冲光信号，如利用非线性偏振旋转技术产生超快脉冲光信号，产生的超快脉冲光信号透过光分束器到达空间编码模块；
空间编码模块，用于对超快脉冲光信号进行强度调制空间编码处理，以得到编码超快脉冲光信号，如图5示出了空间编码模块的编码示意图，得到的编码超快脉冲光信号再通过光分束器反射至时空编码模块；
时空编排模块，用于将所述编码超快脉冲光信号的时域序列往空间水平方向进行编排，以得到编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式；
频率空间编辑模块，用于对所述编码超快脉冲光信号的时空分布编码形式进行频率分光处理，以将每个超快脉冲的频率信息加载在垂直空间信息上，得到编码时空频同步超快脉冲光信号；
频率时间延迟模块，用于将所述编码时空频同步超快脉冲光信号进行频率时间延迟，以得到高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号；
压缩编码数据采集模块，用于利用高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号采集得到压缩编码数据信息；
解压解码模块，用于根据压缩编码数据信息进行数据解压解码，以获得超快脉冲光信号的时空频三域同步信息。
所述空间编码模块为数字微镜设备；时空编排模块为声光调制器；频率空间编辑模块为衍射光栅；频率时间延迟模块为特定角度放置的介质膜反射长镜对,如图9所示两长镜可为小角度α放置，在镜子长度和长镜对中心距离一定时，长镜间放置角度大小跟其频率时间延迟能力成比例关系，不同频率的光在通过长镜对多次反射以实现时间延迟；所述压缩编码数据采集模块为面阵探测器，所述面阵探测器为电荷耦合元件相机，采集高频率分辨率编码时空频同步超快脉冲光信号时，信号在空间上存在重叠压缩，加载在空间信息上的时间、频率信息同步重叠压缩。
在一个实施例中，如图9、图10所示，系统光路结构包括：时空编辑器12、第一透镜13、第二光分束器14、频率空间编辑器15、第二透镜16和频率时间延迟器17。其中第一透镜13和第二透镜15起到调整空间光信号的作用，时空编辑器12把超快时空锁模脉冲的时间信息加载在空间信息上，频率空间编辑器15把超快时空锁模脉冲的频率信息加载在空间信息上，频率时间延迟器17提高系统时频分辨率，信号光通过第二光分束器14输出。
本实施例提供的方法和系统可以实现超快时空频三域信息实时测量。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
基于时空频压缩的超快时空频信息实时测量方法和系统专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
动态评分
0.0