本发明专利技术涉及一种量子成像方法和量子成像系统。所述量子成像方法包括如下步骤：产生混沌激光；将所述混沌激光分为照射待成像物体的信号光和空闲光；将所述信号光照射物体；将照射物体后的信号光进行桶测量并与所述空闲光进行关联测量，将时间关联转化为空间关联；对所述物体进行多次关联测量，利用压缩感知算法对关联测量的数据进行信号处理，获得所述物体的图像。本发明专利技术的量子成像方法和量子成像系统能够提高成像效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种量子成像方法及量子成像系统。
技术介绍
量子成像(亦称鬼成像)是最近国际上兴起的一种新型成像机制，量子成像技术 形象的说，就是让一台高分辨率照相机为一个它本身并不能看到的物体成像。它使用两个 传感器一个对着光源，另一个对着物体，这样就可以采用非相干光源，来实现以往只能利 用相干光才能完成的、具有纳米分辨率的衍射成像。最早的量子成像方案由前苏联学者Klyshko (Klyshko D N. Sov. Phys. JETP, 1988， 67:1131 ；Photon and Nonlinear Optics, New York :Gordon and Breach Science,1988) 根据自发参量下转换光子对的纠缠行为提出。美国马里兰大学史砚华小组首次在实验上 实现了双光子纠缠源的量子成像，其原理如附图说明图1所示。激光器11产生的一束连续激光被 抽运到一个非线性晶体(BBO) 12中，经过自发参量下转换(Spontaneous Parametric Down Conversion，SPDC)，产生一对纠缠光子，分别是正交极化(晶体的e射线)和空闲光子。之 后，通过分光棱镜13，将所述正交极化信号和空闲光子分开，再通过偏振分束汤普森棱镜将 其送到两个不同的方向。其中，正交极化信号通过一个400mm焦距的凸镜14，然后照射一个 预先选好的镂空掩模15，例如，所述镂空掩模15为刻了字母“UMBC”的掩模，如图2。桶测 量器16设置在所述镂空掩模15之后，所述桶测量器16由雪崩光电二极管构成，安置于固 定位置。所述空闲光子被探测器17俘获。所述桶测量器16和探测器17的测量结果送入 符合电路18，进行符合测量，成像结果如图3。上述实验有两个重要特征，一是对任何单路光强度进行测量，均不能得到有关物 体信息；二是符合测量中的空间分辨率是在参考光路中进行的，对信号光路只进行桶测量。 这些性质难以用传统光学解释，因此称为鬼成像。这种成像方法的缺点是纠缠光子对成像 中，产生微弱的激光信号，并使之进入量子纠缠态比较困难，同时后续的单光子检测器也比 较昂贵，这套成像系统制造成本较高。当时认为鬼成像是量子纠缠机制的一种体现，必须使用纠缠光源。但是美国的 Rochester大学的Boyd小组，于2002年设计了一个模拟经典关联光源的鬼成像实验。在该 实验中使用的光源是He-Ne激光，不存在量子纠缠，它否定了量子成像效应中量子纠缠光 源是必须的。2004年，有一批理论研究成果报道了具有空间非相关性的热光源能够模拟量 子纠缠光源实现关联光学中的量子成像和干涉效应。意大利Lugiato研究小组提出了采用 热光源可以实现量子成像。不久，采用赝热光源的量子成像、量子干涉和亚波长干涉实验相 继完成。充分证明了热光源可以类似于量子纠缠光源完成关联光学中的成像和干涉效应。然而，在赝热光成像中，虽然光源的发生相对纠缠光子对较为容易，但是其中的一 些参数不容易控制，使得成像系统的适应性不是太好，成像效果较差，如图4所示。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能够降低成本又能提高成像效果的量子成像方法。本专利技术的另一目的在于提供一种即能够降低成本又能提高成像效果的量子成像 系统。一种量子成像方法，包括如下步骤产生混沌激光；将所述混沌激光分为照射待 成像物体的信号光和空闲光；将所述信号光照射物体；将照射物体后的信号光进行桶测量 并与所述空闲光信号进行关联测量，将时间关联转化为空间关联；对所述物体进行多次关 联测量，利用压缩感知算法对关联测量的数据进行信号处理，获得所述物体的图像。本专利技术的量子成像方法优选的一种技术方案，对所述物体进行第i次关联测量 时，α 空闲光的光强数据，71是照射物体后的信号光的光强数据，所述物体的图像数据为X，则本专利技术的量子成像方法优选的一种技术方案，所述混沌激光的光场强度为 所述信号光的光场强度为所述空闲光的光场强度为/^2),若21 = Z2，则权利要求1.一种量子成像方法，其特征在于，包括如下步骤 产生混沌激光；将所述混沌激光分为照射待成像物体的信号光和空闲光； 将所述信号光照射物体；将照射物体后的信号光进行桶测量并与所述空闲光信号进行关联测量，将时间关联转 化为空间关联；对所述物体进行多次关联测量，利用压缩感知算法对关联测量的数据进行信号处理， 获得所述物体的图像。2.如权利要求1所述的量子成像方法，其特征在于，对所述物体进行第i次关联测量 时，α 空闲光的光强数据，71是照射物体后的信号光的光强数据，所述物体的图像数据为X，则3.如权利要求1所述的量子成像方法，其特征在于，所述混沌激光的光场强度为 /(之力，所述信号光的光场强度为所述空闲光的光场强度为 ，则4.如权利要求3所述的量子成像方法，其特征在于，将照射物体后的信号光和空闲光 信号进行关联测量的数据5.如权利要求3所述的量子成像方法，其特征在于，在将时间关联转化为空间关联的 步骤中，光束的二阶空间关联特性6.如权利要求5所述的量子成像方法，其特征在于，在一维条件下，光束的二阶空间关 联特性7.一种量子成像系统，其特征在于，包括激光器，所述激光器产生混沌激光；分束器，所述分束器将所述混沌激光分为照射待成像物体的信号光和空闲光；桶检测器，所述桶检测器检测所述照射物体后的信号光；探测器，所述探测器检测所述空闲光；数据处理器，所述数据处理器接收所述桶检测器和所述探测器检测的信号，并将照射 物体后的信号光和空闲光信号进行关联测量，并将时间关联转化为空间关联，通过对所述 物体进行多次关联测量，所述数据处理器利用压缩感知算法对关联测量的数据进行信号处 理，获得所述物体的图像。8.如权利要求7所述的量子成像系统，其特征在于，所述量子成像系统还包括扩束器， 所述扩束器将所述激光器产生的混沌激光扩大至覆盖所述待成像物体。9.如权利要求7所述的量子成像系统，其特征在于，对所述物体进行第i次关联测量 时，α 空闲光的光强数据，71是照射物体后的信号光的光强数据，所述物体的图像数据10.如权利要求7所述的量子成像系统，其特征在于，将照射物体后的信号光和空闲光 信号进行关联测量的数据全文摘要本专利技术涉及一种量子成像方法和量子成像系统。所述量子成像方法包括如下步骤产生混沌激光；将所述混沌激光分为照射待成像物体的信号光和空闲光；将所述信号光照射物体；将照射物体后的信号光进行桶测量并与所述空闲光进行关联测量，将时间关联转化为空间关联；对所述物体进行多次关联测量，利用压缩感知算法对关联测量的数据进行信号处理，获得所述物体的图像。本专利技术的量子成像方法和量子成像系统能够提高成像效果。文档编号G02B27/00GK102087411SQ20101057109公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日专利技术者陈智鹏 申请人:上海电机学院本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种量子成像方法，其特征在于，包括如下步骤：产生混沌激光；将所述混沌激光分为照射待成像物体的信号光和空闲光；将所述信号光照射物体；将照射物体后的信号光进行桶测量并与所述空闲光信号进行关联测量，将时间关联转化为空间关联；对所述物体进行多次关联测量，利用压缩感知算法对关联测量的数据进行信号处理，获得所述物体的图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈智鹏，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：31
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