系统简介

本项目是一个以TCSPC单光子计数器为核心设备的多功能数据采集系统，主要通过TCSPC的在线符合模式快速获取单光子计数、符合计数，并实时计算光源的任意n阶关联函数。包含2种采集模式和1种预览模式。

系统模式

采集模式1：连续采集模式

该模式用于在固定位置进行多次重复采集。

该模式使用前需要将TCSPC连接
点击“新建策略”添加 TCSPC 符合策略，设定积分时间、窗口宽度、测量次数等参数。
点击“开始采集”后，系统将依据设定参数执行指定次数的采集任务。

该模式下可以产出以.csv格式存储的一列原始数据。数据格式详见“数据保存”章节。

采集模式2：成像模式

在该模式下，TCSPC与位移台联动，进行平面范围的扫描成像。需同时连接 TCSPC 设备与位移台。

该模式下“测量次数”参数将会被忽略，测量次数取决于“成像设置”中图像的长和宽之乘积。
位移台会按照蛇形(S型顺序)扫描顺序完成M×N点阵的扫描，每移动到一个新的扫描点，就会启动TCSPC进行一次采集。数据保存为一列原始数据。

该模式除了保存原始数据，还可保存三类图像数据（若要保存图像数据，需在用户界面手动勾选）：

通道计数成像（光强成像）
符合计数成像
关联函数成像

注：符合计数成像和关联函数成像的数量取决于任务中配置的“符合策略”数量，每个策略对应一组图像。

预览模式

一种调试模式，如果已有成像模式下生成的原始线性数据，可在此模式下进行回看成像过程。

操作方法：

可在该模式下点击“导入数据”并选择数据文件
必须配置与预先采集图像时一致的成像参数（特别是符合策略）
系统将在预览界面中重现当时的成像过程，在主页面实时显示各点原始数据

数据保存

所有采集数据均以.csv格式保存在/data/文件夹内。

线性原始数据

无论处于何种采集模式，只要勾选“保存线性采集数据”，系统均会将数据保存至 /data/ 文件夹中。

数据结构 ：类似二维数组，行数等于TCSPC的总采集次数。
单行数据格式（以 MT16 设备为例）：
假设配置了 2 个符合策略，则每行包含 16+2+2=20 个数据点：CH1, CH2, ..., CH16, Co1, Co2, gn1, gn2

数据段	说明
CH1 ~ CH16	各通道光子计数（若使用ST08等少通道设备，仅前8个有效，其余可忽略）
Co1, Co2	对应策略 1 和策略 2 的符合计数
gn1, gn2	对应策略的关联函数值（n 代表关联阶数）

成像数据

仅在 成像模式 下生成，包含光强、符合、关联三类成像数据。

生成原理：从线性原始数据中提取特定维度信息，根据位移台轨迹重组为二维矩阵。

光强成像示例：

假设图像分辨率为 3*2（长*宽），选用通道 CH1 作为光强通道，则有：

原始数据序列（结构参考上节）：

5, 0, 0, ..., Co1, gn1  (第1点)
2, 0, 0, ..., Co1, gn1  (第2点)
6, 0, 0, ..., Co1, gn1  (第3点)
9, 0, 0, ..., Co1, gn1  (第4点)
2, 0, 0, ..., Co1, gn1  (第5点)
1, 0, 0, ..., Co1, gn1  (第6点)

重组逻辑（蛇形排列）：

第一行（正序）：取前 3 个点 (5, 2, 6)
第二行（倒序）：取后 3 个点并反转 (1, 2, 9) $\rightarrow$ 原始顺序为 9, 2, 1

最终成像矩阵：

5, 2, 6
1, 2, 9

其他类型图像数据生成过程同理

硬件信息

TCPSC

硬件规格

支持型号：上海星秒光电科技有限公司生产的MT16和ST08
控制方式：调用厂家提供的dll库
文档索引：
- 文档详见：/设备支持文档/TCSPC/
- 代码接口详见：/hardware/tcspc.cpp

功能描述

TCSPC即时间相关单光子计数器，是本系统的核心设备，本系统只使用TCSPC的在线符合模式。

在线符合模式：TCSPC以某一通道为中心创建一个符合时间窗口，当其他通道在这个窗口内均有光子计数时，则产生一次有效符合，最后可得到在一定采集时间内的符合计数总和。

通过测量一定时间内各个通道的光子符合计数、通道计数，可以计算得到光源的高阶关联函数。

DMD

DMD即为数字微镜阵列，是一种空间光调制器。无论是哪一种采集模式，都支持在TCSPC进行一次采集任务之前，调用DMD对空间光进行调制。需要使用DMD进行空间光调制时，打开“启用DMD”。

硬件规格：

支持型号：上海瑞立柯信息技术有限公司(UPOLabs)生产的HDSLM136D70
控制方式：调用厂家提供的dll库。

使用DMD的准备工作

详见项目README文档

位移台

位移台搭载成像目标物体。当处于成像模式时，位移台将会带动目标物体完成点扫。

硬件规格：

支持型号：西格玛光机株式会社（SIGMA KOKI）生产的 GSC-02。
控制方式：通过串口模块发送指令进行控制。

项目地址

因涉及到未发表的学术论文，项目仓库闭源。