一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置及方法

摘要

本发明属于高速成像技术领域，公开了一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置及方法，通过耦合器将经过观测对象的脉冲分路，并利用任意波形发生器同步产生两路具有相同频率、不同相移的方波分别作用于两个电光调制器，使得两个电光调制器分别对每一路的飞秒脉冲相间隔的选择。本发明解决了现有技术中基于时域拉伸的超快光学成像的成像帧速度和超高采样率之间的相互限制的问题，能够在不牺牲获得的图像质量的前提下，既增加系统的帧速度又降低高速示波器的采样率。

权利要求

1.一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置，其特征在于，包括：飞秒激光器、第一衍射光栅、聚焦组件、收集组件、第二衍射光栅、耦合器、第一调制和时域拉伸组件、第二调制和时域拉伸组件、任意波形发生器、高速示波器、计算机；

所述第一衍射光栅位于所述飞秒激光器和所述聚焦组件之间，观测对象位于所述聚焦组件和所述收集组件之间，所述第二衍射光栅位于所述收集组件和所述耦合器之间，所述耦合器分别连接所述第一调制和时域拉伸组件、所述第二调制和时域拉伸组件，所述第一调制和时域拉伸组件、所述第二调制和时域拉伸组件分别与所述高速示波器连接，所述高速示波器与所述计算机连接；

所述第一调制和时域拉伸组件包括第一电光调制器、第一单模光纤、第一光电探测器，并依次连接；所述第二调制和时域拉伸组件包括第二电光调制器、第二单模光纤、第二光电探测器，并依次连接；

所述任意波形发生器的输入端与所述飞秒激光器连接，所述任意波形发生器的输出端分别与所述第一电光调制器、所述第二电光调制器连接；所述任意波形发生器用于同步产生两路具有相同频率、不同相移的方波，并分别作用于所述第一电光调制器、所述第二电光调制器。

2.根据权利要求1所述的基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置，其特征在于，所述第一调制和时域拉伸组件还包括第一掺铒光纤放大器，所述第二调制和时域拉伸组件还包括第二掺铒光纤放大器；所述第一掺铒光纤放大器分别与所述耦合器、所述第一电光调制器连接，所述第二掺铒光纤放大器分别与所述耦合器、所述第二电光调制器连接。

3.根据权利要求1所述的基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置，其特征在于，还包括第一准直器、第二准直器；所述第一准直器位于所述飞秒激光器与所述第一衍射光栅之间，所述第二准直器位于所述第二衍射光栅与所述耦合器之间。

4.根据权利要求1所述的基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置，其特征在于，还包括低通滤波器；所述低通滤波器的输入端与所述飞秒激光器连接，所述低通滤波器的输出端与所述任意波形发生器连接。

5.根据权利要求1所述的基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置，其特征在于，所述聚焦组件包括第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一显示物镜，所述第一平凸透镜、所述第二平凸透镜、所述第一显示物镜的主光轴平行或重合；所述收集组件包括第二显示物镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜，所述第二显示物镜、所述第三平凸透镜、所述第四平凸透镜的主光轴平行或重合。

6.一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过飞秒激光器产生飞秒脉冲，并入射至第一衍射光栅上；

步骤2、所述第一衍射光栅将所述飞秒脉冲在空间上色散形成线型一维色散脉冲，并通过聚焦组件聚焦于观测对象上，将观测对象的表面信息编码到所述线型一维色散脉冲的光谱上，形成空间编码脉冲；

步骤3、通过收集组件收集所述空间编码脉冲，并入射至第二衍射光栅上；

步骤4、所述第二衍射光栅将所述空间编码脉冲还原为单脉冲，并接入耦合器；

步骤5、所述耦合器将所述单脉冲分为第一脉冲、第二脉冲，并分别输入至第一电光调制器、第二电光调制器；所述任意波形发生器在所述飞秒激光器的触发下产生第一方波信号、第二方波信号，所述第一方波信号和所述第二方波信号具有相同频率、不同相移；所述第一电光调制器根据所述第一方波信号对所述第一脉冲进行调制，通过第一单模光纤对所述第一脉冲进行时域拉伸，通过第一光电探测器将所述第一脉冲转换为模拟电信号并传输至高速示波器；所述第二电光调制器根据所述第二方波信号对所述第二脉冲进行调制，通过第二单模光纤对所述第二脉冲进行时域拉伸，通过第二光电探测器将所述第二脉冲转换为模拟电信号并传输至高速示波器；

步骤6、所述高速示波器将模拟电信号转换为数字电信号，并传输至计算机；所述计算机处理所述数字电信号得到图像，并对所述图像进行存储。

7.根据权利要求6所述的基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法，其特征在于，所述步骤5中，所述第一脉冲输入至第一电光调制器之前，通过第一掺饵光纤放大器对所述第一脉冲进行放大补偿；所述第二脉冲输入至第二电光调制器之前，通过第二掺饵光纤放大器对所述第二脉冲进行放大补偿。

8.根据权利要求6所述的基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法，其特征在于，所述步骤1中，所述飞秒脉冲经第一准直器进行准直后入射至所述第一衍射光栅上；所述步骤4中，所述单脉冲经第二准直器进行准直后接入所述耦合器。

9.根据权利要求6所述的基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法，其特征在于，所述步骤5中，所述飞秒激光器的电输出端口输出的电信号通过低通滤波器进行低通滤波后，作为所述任意波形发生器的触发信号，触发所述任意波形发生器产生第一方波信号、第二方波信号。

10.根据权利要求6所述的基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法，其特征在于，所述步骤2中，所述线型一维色散脉冲依次通过第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一显微物镜聚焦于观测对象上；

所述观测对象放置于一维电动平移台上，所述一维电动平移台的移动方向与所述线型一维色散脉冲的方向垂直；或者所述观测对象放置于微流体通道内，所述微流体的流动方向与所述线型一维色散脉冲的方向垂直；

所述步骤3中，所述空间编码脉冲依次通过第二显微物镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜入射至所述第二衍射光栅。

说明书

一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高速成像技术领域，尤其涉及一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置及方法。

背景技术

[0002] 高速成像已经成为一个研究的热点吸引广泛的关注，越来越多的领域如激光烧蚀、神经活动、细胞内化学反应等，需要超高的成像帧速度以满足时间分辨率的要求。目前，CCD和CMOS是最常用的观测快速事件的工具，其已经得到了快速的发展，成像帧速度能达到1MHz，但是仍然不能满足许多应用的需求。对于科学研究，通常使用具有皮秒甚至飞秒时间分辨率的泵浦探测技术，但是其只能观测可重复事件不能观测仅发生一次或不可重复的事件，如光学冲击波。探测这样的事件需要一个快速、实时、连续的成像装置。

[0003] 最近，一种基于时域拉伸的超快光学成像方法作为新兴的光学成像技术已经实现了以超过1GHz的帧速度连续高速成像。该成像方法的重要特征是空间信息-脉冲频谱-时域波形的映射。在映射过程中，两个转换步骤很重要，第一步是频率-空间变换，以通过空间色散器件将成像目标的空间信息映射到脉冲的频谱上。第二步是频率-时间变换，以通过色散傅立叶变换将脉冲的频谱信息映射到时域波形上。为了在更高的成像帧速度下获得清晰准确的图像并实现高空间分辨率，频率-时间映射过程的准确性非常重要。首先，需要足够的群速度色散以确保时域拉伸波形精确地表示脉冲编码光谱，但太大的群速度色散会引起脉冲之间的重叠，使得获得的图像失真，因此不能无限制的在时域上拉伸脉冲。其次，成像系统需要一个具有超高采样率的高速示波器来检索时域拉伸波形。然而，使用最先进的高速示波器不可避免地导致高成本并限制其更广泛的应用。该成像系统的帧速度等于激光器的重复频率，为了获得更高的成像帧速度，需要更高的采样率。因此，在不牺牲系统获得的图像质量的前提下，既能增加系统成像帧速度又能降低高速示波器的采样率对该成像方法的广泛使用具有十分重要的意义。

[0004] 因此，当前迫切需要一种在不牺牲系统获得的图像质量的前提下，既能增加基于时域拉伸的超快光学系统成像帧速度又能降低高速示波器的采样率的装置和方法，以使得该成像系统更广泛的应用。

发明内容

[0005] 本申请实施例通过提供一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置及方法，解决了现有技术中基于时域拉伸的超快光学成像的成像帧速度和超高采样率之间的相互限制的问题。

[0006] 本申请实施例提供一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置，包括：飞秒激光器、第一衍射光栅、聚焦组件、收集组件、第二衍射光栅、耦合器、第一调制和时域拉伸组件、第二调制和时域拉伸组件、任意波形发生器、高速示波器、计算机；

[0007] 所述第一衍射光栅位于所述飞秒激光器和所述聚焦组件之间，观测对象位于所述聚焦组件和所述收集组件之间，所述第二衍射光栅位于所述收集组件和所述耦合器之间，所述耦合器分别连接所述第一调制和时域拉伸组件、所述第二调制和时域拉伸组件，所述第一调制和时域拉伸组件、所述第二调制和时域拉伸组件分别与所述高速示波器连接，所述高速示波器与所述计算机连接；

[0008] 所述第一调制和时域拉伸组件包括第一光电调制器、第一单模光纤、第一光电探测器，并依次连接；所述第二调制和时域拉伸组件包括第二光电调制器、第二单模光纤、第二光电探测器，并依次连接；

[0009] 所述任意波形发生器的输入端与所述飞秒激光器连接，所述任意波形发生器的输出端分别与所述第一光电调制器、所述第二光电调制器连接。

[0010] 优选的，所述第一调制和时域拉伸组件还包括第一掺铒光纤放大器，所述第二调制和时域拉伸组件还包括第二掺铒光纤放大器；所述第一掺铒光纤放大器分别与所述耦合器、所述第一电光调制器连接，所述第二掺铒光纤放大器分别与所述耦合器、所述第二电光调制器连接。

[0011] 优选的，所述基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置还包括第一准直器、第二准直器；所述第一准直器位于所述飞秒激光器与所述第一衍射光栅之间，所述第二准直器位于所述第二衍射光栅与所述耦合器之间。

[0012] 优选的，所述基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置还包括低通滤波器；所述低通滤波器的输入端与所述飞秒激光器连接，所述低通滤波器的输出端与所述任意波形发生器连接。

[0013] 优选的，所述聚焦组件包括第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一显示物镜，所述第一平凸透镜、所述第二平凸透镜、所述第一显示物镜的主光轴平行或重合；所述收集组件包括第二显示物镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜，所述第二显示物镜、所述第三平凸透镜、所述第四平凸透镜的主光轴平行或重合。

[0014] 本申请实施例提供一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法，包括以下步骤：

[0015] 步骤1、通过飞秒激光器产生飞秒脉冲，并入射至第一衍射光栅上；

[0016] 步骤2、所述第一衍射光栅将所述飞秒脉冲在空间上色散形成线型一维色散脉冲，并通过聚焦组件聚焦于观测对象上，将观测对象的表面信息编码到所述线型一维色散脉冲的光谱上，形成空间编码脉冲；

[0017] 步骤3、通过收集组件收集所述空间编码脉冲，并入射至第二衍射光栅上；

[0018] 步骤4、所述第二衍射光栅将所述空间编码脉冲还原为单脉冲，并接入耦合器；

[0019] 步骤5、所述耦合器将所述单脉冲分为第一脉冲、第二脉冲，并分别输入至第一电光调制器、第二电光调制器；所述任意波形发生器在所述飞秒激光器的触发下产生第一方波信号、第二方波信号，所述第一方波信号和所述第二方波信号具有相同频率、不同相移；所述第一电光调制器根据所述第一方波信号对所述第一脉冲进行调制，通过第一单模光纤对所述第一脉冲进行时域拉伸，通过第一光电探测器将所述第一脉冲转换为模拟电信号并传输至高速示波器；所述第二电光调制器根据所述第二方波信号对所述第二脉冲进行调制，通过第二单模光纤对所述第二脉冲进行时域拉伸，通过第二光电探测器将所述第二脉冲转换为模拟电信号并传输至高速示波器；

[0020] 步骤6、所述高速示波器将模拟电信号转换为数字电信号，并传输至计算机；所述计算机处理所述数字电信号得到图像，并对所述图像进行存储。

[0021] 优选的，所述步骤5中，所述第一脉冲输入至第一电光调制器之前，通过第一掺饵光纤放大器对所述第一脉冲进行放大补偿；所述第二脉冲输入至第二电光调制器之前，通过第二掺饵光纤放大器对所述第二脉冲进行放大补偿。

[0022] 优选的，所述步骤1中，所述飞秒脉冲经第一准直器进行准直后入射至所述第一衍射光栅上；所述步骤4中，所述单脉冲经第二准直器进行准直后接入所述耦合器。

[0023] 优选的，所述步骤5中，所述飞秒激光器的电输出端口输出的电信号通过低通滤波器进行低通滤波后，作为所述任意波形发生器的触发信号，触发所述任意波形发生器产生第一方波信号、第二方波信号。

[0024] 优选的，所述步骤2中，所述线型一维色散脉冲依次通过第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一显微物镜聚焦于观测对象上；

[0025] 所述观测对象放置于一维电动平移台上，所述一维电动平移台的移动方向与所述线型一维色散脉冲的方向垂直；或者所述观测对象放置于微流体通道内，所述微流体的流动方向与所述线型一维色散脉冲的方向垂直；

[0026] 所述步骤3中，所述空间编码脉冲依次通过第二显微物镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜入射至所述第二衍射光栅。

[0027] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

[0028] 在本申请实施例中，通过耦合器将经过观测对象的脉冲分路，并利用任意波形发生器同步产生两路具有相同频率、不同相移的方波分别作用于两个电光调制器，即使用电光调制器分别对每一路的飞秒脉冲进行相间隔的选择，因此，能够在不牺牲获得的图像质量的前提下，既增加系统的帧速度又降低高速示波器的采样率,以使得该成像方法被更广泛的应用。此外，成像装置中的仪器均为常用的仪器，便于系统实现。

附图说明

[0029] 为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0030] 图1为本发明实施例提供的一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置的结构示意图；

[0031] 图2为本发明实施例提供的一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法中脉冲调制和选择的原理示意图。

[0032] 其中，101-飞秒激光器、102-第一准直器、103-第一衍射光栅、104-第一平凸透镜、105-第二平凸透镜、106-第一显微物镜、107-观测对象、108-第二显微物镜、109-第三平凸透镜、110-第四平凸透镜、111-第二衍射光栅、112-第二准直器、113-耦合器、114-第一掺饵光纤放大器、115-第二掺饵光纤放大器、116-第一电光调制器、117-第二电光调制器、118-第一单模光纤、119-第二单模光纤、120-第一光电探测器、121-第二光电探测器、122-高速示波器、123-低通滤波器、124-任意波形发生器、125-计算机。

具体实施方式

[0033] 本发明提供了一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置，主要包括：飞秒激光器、第一衍射光栅、聚焦组件、收集组件、第二衍射光栅、耦合器、第一调制和时域拉伸组件、第二调制和时域拉伸组件、任意波形发生器、高速示波器、计算机。

[0034] 其中，所述第一衍射光栅位于所述飞秒激光器和所述聚焦组件之间，观测对象位于所述聚焦组件和所述收集组件之间，所述第二衍射光栅位于所述收集组件和所述耦合器之间，所述耦合器分别连接所述第一调制和时域拉伸组件、所述第二调制和时域拉伸组件，所述第一调制和时域拉伸组件、所述第二调制和时域拉伸组件分别与所述高速示波器连接，所述高速示波器与所述计算机连接。

[0035] 所述第一调制和时域拉伸组件包括第一光电调制器、第一单模光纤、第一光电探测器，并依次连接；所述第二调制和时域拉伸组件包括第二光电调制器、第二单模光纤、第二光电探测器，并依次连接。

[0036] 所述任意波形发生器的输入端与所述飞秒激光器连接，所述任意波形发生器的输出端分别与所述第一光电调制器、所述第二光电调制器连接。

[0037] 相应的，本发明提供了一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法，主要包括以下步骤：

[0038] 步骤1、通过飞秒激光器产生飞秒脉冲，并入射至第一衍射光栅上；

[0039] 步骤2、所述第一衍射光栅将所述飞秒脉冲在空间上色散形成线型一维色散脉冲，并通过聚焦组件聚焦于观测对象上，将观测对象的表面信息编码到所述线型一维色散脉冲的光谱上，形成空间编码脉冲；

[0040] 步骤3、通过收集组件收集所述空间编码脉冲，并入射至第二衍射光栅上；

[0041] 步骤4、所述第二衍射光栅将所述空间编码脉冲还原为单脉冲，并接入耦合器；

[0042] 步骤5、所述耦合器将所述单脉冲分为第一脉冲、第二脉冲，并分别输入至第一电光调制器、第二电光调制器；所述任意波形发生器在所述飞秒激光器的触发下产生第一方波信号、第二方波信号，所述第一方波信号和所述第二方波信号具有相同频率、不同相移；所述第一电光调制器根据所述第一方波信号对所述第一脉冲进行调制，通过第一单模光纤对所述第一脉冲进行时域拉伸，通过第一光电探测器将所述第一脉冲转换为模拟电信号并传输至高速示波器；所述第二电光调制器根据所述第二方波信号对所述第二脉冲进行调制，通过第二单模光纤对所述第二脉冲进行时域拉伸，通过第二光电探测器将所述第二脉冲转换为模拟电信号并传输至高速示波器；

[0043] 步骤6、所述高速示波器将模拟电信号转换为数字电信号，并传输至计算机；所述计算机处理所述数字电信号得到图像，并对所述图像进行存储。

[0044] 即本发明通过耦合器将经过观测对象的脉冲分路，并利用任意波形发生器同步产生两路具有相同频率、不同相移的方波分别作用于两个电光调制器，即使用任意波形发生器和电光调制器对每一路的飞秒脉冲进行相间隔的选择，因此，能够在不牺牲获得的图像质量的前提下，既增加系统的帧速度又降低高速示波器的采样率。

[0045] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

[0046] 本实施例提供了一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像装置，如图1所示，包括：飞秒激光器101、第一准直器102、第一衍射光栅103、第一平凸透镜104、第二平凸透镜105、第一显微物镜106、第二显微物镜108、第三平凸透镜109、第四平凸透镜110、第二衍射光栅
111、第二准直器112、耦合器113、第一掺饵光纤放大器114、第二掺饵光纤放大器115、第一电光调制器116、第二电光调制器117、第一单模光纤118、第二单模光纤119、第一光电探测器120、第二光电探测器121、高速示波器122、低通滤波器123、任意波形发生器124、计算机
125。

[0047] 所述飞秒激光器101与所述第一准直器102连接；所述第一衍射光栅103以一定距0
离(例如d1＝15.58mm)和角度(例如θ1＝60)置于所述第一准直器102的前方；所述第一平凸透镜104以一定的距离(例如d2＝100mm)和角度(例如θ2＝150)置于所述第一衍射光栅103的前方；所述第二平凸透镜105以一定的距离(例如d3＝150mm)平行置于所述第一平凸透镜
104的前方；所述第一显微物镜106以一定的距离(例如d4＝50mm)平行置于所述第二平凸透镜105的前方；观测对象107以一定的距离(例如d5＝10mm)平行置于所述第一显微物镜106的前方；所述第二显微物镜108以一定的距离(例如d6＝10mm)平行置于所述观测对象107的前方；所述第三平凸透镜109以一定的距离(例如d7＝50mm)平行置于所述第二显微物镜108的前方；所述第四平凸透镜110以一定的距离(例如d8＝150mm)置于所述第三平凸透镜109
0
的前方；所述第二衍射光栅111以一定的距离(例如d9＝100mm)和角度(例如θ3＝15)置于所述第四平凸透镜110的前方；所述第二准直器112以一定的距离(例如d10＝15.58mm)和角度(例如θ4＝600)置于所述第二衍射光栅111的前方；所述耦合器113与所述第二准直器112连接；所述耦合器113、所述第一掺饵光纤放大器114、所述第一电光调制器116、所述第一单模光纤118、所述第一光电探测器120依次串联连接；所述耦合器113、所述第二掺饵光纤放大器115、所述第二电光调制器117、所述第二单模光纤119、所述第二光电探测器121依次串联连接；所述飞秒激光器101、所述低通滤波器123、所述任意波形发生器124依次串联连接；所述任意波形发生器124分别与所述第一电光探测器116和所述第二电光探测器117连接；所述高速示波器122分别与所述第一电光探测器120和所述第二电光探测器121连接；所述计算机125与所述高速示波器122连接。

[0048] 所述飞秒激光器101用于产生飞秒脉冲；所述第一准直器102用于将飞秒脉冲从一定的角度以空间光的形式入射至所述第一衍射光栅103；所述第一衍射光栅103将飞秒脉冲在空间中色散；空间色散的飞秒脉冲经过所述第一平凸透镜104、所述第二平凸透镜105、所述第一显微物镜106后聚焦在所述观测对象107上，将物体表面信息编码到飞秒脉冲光谱上完成空间编码；空间编码的飞秒脉冲被所述第二显微物镜108、所述第三平凸透镜109、所述第四平凸透镜110收集后入射到所述第二衍射光栅111上；所述第二衍射光栅111将空间色散的脉冲还原为单脉冲；所述第二准直器112将还原的单脉冲耦合进光纤；所述耦合器113将耦合进光纤的脉冲分成两路；所述第一掺饵光纤放大器114和所述第二掺饵光纤放大器115对每一路脉冲放大以补偿脉冲功率损失；所述低通滤波器123对所述飞秒激光器101的输出电信号做低通滤波，并用作所述任意波形发生器124的触发信号；所述任意波形发生器
124产生两路具有相同频率、不同相移的方波信号，分别输出至所述第一电光调制器116和所述第二电光调制器117；所述第一电光调制器116和所述第二电光调制器117分别对每一路脉冲调制以相间隔的选择脉冲；所述第一单模光纤118和所述第二单模光纤119分别对一路脉冲进行时域拉伸，完成脉冲光谱到时域波形的复制；所述第一光电探测器120和所述第二电光探测器121分别将一路脉冲转换为模拟电信号；所述高速示波器122将每一路模拟电信号转换为数字电信号；所述计算机处理125处理所述高速示波器122采集的数字电信号得到图像，并对图像进行存储。

[0049] 具体的，所述飞秒激光器101选型为中心波长1550nm、谱宽为30nm、脉宽100fs、重复频率100MHz的脉冲激光器；所述第一准直器102选型为Thorlabs的F260FC-1550；所述第一衍射光栅103选型为刻线密度600/mm；所述第一平凸透镜104选型为焦距f＝100mm、所述第二平凸透镜105选型为焦距f＝50mm；所述第一显微物镜106选型为数值孔径0.65，放大倍率50x；所述观测对象107位于一维电动平移台上或者微流体通道内；所述第二显微物镜108选型为数值孔径0.65，放大倍率50x；所述第三平凸透镜109选型为焦距f＝50mm；所述第四平凸透镜110选型为焦距f＝100mm；所述第二衍射光栅111选型为刻线密度600/mm；所述第二准直器112选型为Thorlabs的F260FC-1550；所述耦合器113选型为耦合比50:50的thorlabs的TW1550R5F1；所述第一掺饵光纤放大器114选型为工作波长1550nm波段；所述第二掺饵光纤放大器115选型为工作波长1550nm波段；所述第一电光调制器116选型为1550nm波段的马赫-曾德尔调制器；所述第二电光调制器117选型为1550nm波段的马赫-曾德尔调制器；所述第一单模光纤118选型为群速度色散为550ps/nm的单模光纤；所述第二单模光纤119选型为群速度色散为550ps/nm的单模光纤；所述第一光电探测器120选型为Thorlabs的DET01CFC/M；所述第二光电探测器121选型为Thorlabs的DET01CFC/M；所述高速示波器122选型为美国是德科技的DSA91304A；所述低通滤波器123选型为美国

[0050] Mini-Circuits公司的SLP-100+；所述任意波形发生器124选型为美国是德科技的M8195A；所述计算机125为服务器。

[0051] 下面结合图1和图2，对本实施例提供的一种基于脉冲调制的超快时域拉伸成像方法做进一步的说明，包括以下步骤：

[0052] 步骤1：所述飞秒激光器101产生飞秒脉冲，其中心波长为1550nm，带宽为30nm，脉宽为100fs，重复频率为100MHz，成像的帧速率等于脉冲的重复频率，实现100MHz的成像速度。所述第一准直器102将飞秒脉冲从一定的角度以空间光形式入射到所述第一衍射光栅103上。

[0053] 步骤2：所述第一衍射光栅103将入射的飞秒脉冲在空间上色散形成线型一维色散脉冲；所述第一平凸透镜104、所述第二平凸透镜105、所述第一显微物镜106将线型一维色散脉冲聚焦于所述观测对象107上，所述观测对象107可放置在一维电动平移台上或位于微流体通道内，电动平移台的移动方向或微流体的流动方向与脉冲色散方向垂直，当所述观测对象107在高速移动的时候，线型一维色散脉冲照亮所述观测对象107的不同位置，将所述观测对象107的表面信息编码到线型一维色散脉冲的光谱上，实现了频率和空间映射，完成了空间编码。

[0054] 步骤3：所述第二显微物镜108、所述第三平凸透镜109、所述第四平凸透镜110收集空间编码的脉冲并将脉冲入射到所述第二衍射光栅111上。

[0055] 步骤4：所述第二衍射光栅111将空间色散的脉冲还原为单脉冲；所述第二准直器112将还原的单脉冲偶合进光纤。

[0056] 步骤5：耦合比为50:50的所述耦合器将113将耦合进光纤的脉冲分为相同的两路；通过所述第一掺饵光纤放大器114和所述第二掺饵光纤放大器115分别对每一路脉冲进行放大，以补偿脉冲经过所述观测对象107和光学透镜时的功率损失；所述低通滤波器123对所述飞秒激光器101的电输出端口输出的电信号做低通滤波，作为所述任意波形发生器124的触发信号；所述任意波形发生器124接收来自所述低通滤波器123的触发信号后，同步产生两路具有相同频率、不同相移的方波信号，并分别传输给所述第一电光调制器116和所述第二电光调制器117，方波信号的频率为所述飞秒激光器重复频率的一半，方波信号的幅度从0到500mV；所述第一电光调制器116和所述第二电光调制器117根据来自所述任意波形发生器124的方波信号分别对每一路脉冲进行调制，使得分别在每一路脉冲上能相间隔的选择脉冲，两路脉冲第一个被选择的脉冲在原始脉冲序列上是时域上相邻的，如图2所示；所述第一单模光纤118和所述第二单模光纤119分别对每一路脉冲进行时域拉伸，实现了频率到时域的映射，完成脉冲光谱到时域波形的复制；所述第一光电探测器120和所述第二电光探测器121分别将每一路脉冲转换为模拟电信号，并传输给所述高速示波器122。

[0057] 步骤6：所述高速示波器122将每一路模拟电信号转换为数字电信号，并将数字信号传输至所述计算机125。所述计算机125处理所述高速示波器122传输来的数字电信号得到图像，并对图像进行存储。

[0058] 综上，上述成像装置和方法中的元器件皆是常用元器件，便于实现，同时通过耦合器将经过观测对象的脉冲分路，并利用任意波形发生器同步产生两路具有相同频率、不同相移的方波分别作用于两个电光调制器，使得两个电光调制器分别在每一路上相间隔的脉冲，因此，在不牺牲获得的图像质量的前提下，当高速示波器有足够的采样率时，可以成倍的增加系统的帧速度，当系统的成像帧速度需求时，可以成倍的降低高速示波器的采样率，也可以两者取折中，同时适当的增加系统的成像帧速度和降低高速示波器的采样率。当在每一条分路径上使用更多的耦合器和采用相同的方法调制、选择脉冲，可以使得该成像系统获得更高的帧速度，可以更大程度地降低高速示波器的采样率。

[0059] 最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。