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一種利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的方法及裝置的制作方法

文檔序號:2737903閱讀:395來源:國知局
專利名稱:一種利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的方法及裝置。
背景技術(shù)
最早的量子成像(鬼成像)方案由前蘇聯(lián)學者Klyshko根據(jù)自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換光子對的糾纏行為提出。之后,美國馬里蘭大學史硯華小組首次在實驗上實現(xiàn)了雙光子糾纏源的鬼成像。當時,鬼成像的雙光子糾纏態(tài)被歸于非定域性,量子理論和量子糾纏態(tài)被視為實現(xiàn)鬼成像的先決條件。但在2002年,R. S. Bennink完成了激光通過隨機旋轉(zhuǎn)的反射鏡的鬼成像實驗。在2004年,意大利Lugiato研究小組提出了采用熱光源可以實現(xiàn)鬼成像。瓦倫西亞的早期做了時間復合的鬼成像實驗,他利用的是糾纏光子對進行鬼成像,生成的光子對通過不同的光纖光路進行衍射。結(jié)果表明,有二階關(guān)聯(lián)特性的雙光子的時間概率幅度可通過光線的色散系數(shù)來控制?,F(xiàn)在一般的時間鬼成像都由糾纏光和贗熱光來實現(xiàn),首先光有光源產(chǎn)生后經(jīng)過分束器,將光束分成完全相同的兩束,一束經(jīng)過成像物體的光路,另一束經(jīng)過參考光路,經(jīng)過光路的兩束光再分別通過兩個測量器進行測量,測量后的兩個結(jié)果經(jīng)過計算機的復合計算,最后得到物體時間鬼成像的結(jié)果針對現(xiàn)有技術(shù)中糾纏光子對成像中激光信號進入量子糾纏態(tài)比較困難,檢測器價格昂貴;贗熱光成像中參數(shù)不容易控制,成像系統(tǒng)的適應性不好的問題,設計一種有效提升成像效果利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的方法及裝置,是激光技術(shù)領(lǐng)域目前急待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明實施例提出了一種利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的方法及裝置,通過由激光器產(chǎn)生混沌激光,接著通過分束器將混沌激光進行路徑分離處理并記錄路徑分離處理之參考光和物體光的光強,然后通過關(guān)聯(lián)器對光強進行關(guān)聯(lián)處理并獲得所述物體的成像,采用混沌激光作為光源的量子成像方案,可取得相對于糾纏光子對成像和贗熱光成像而言更好的成像效果。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明實施例的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的方法,包括步驟一、由激光器產(chǎn)生混沌激光;步驟二、通過分束器將混沌激光進行路徑分離處理;步驟三、記錄路徑分離處理之參考光和物體光的光強;步驟四、通過關(guān)聯(lián)器對光強進行關(guān)聯(lián)處理并獲得所述物體的成像。優(yōu)選的,在上述步驟一中,采用如下模型產(chǎn)生混沌激光,模型中E(t)、Φ (t)和 N(t)分別表示激光腔內(nèi)復合電場強度、向場和載流子密度,光反饋下單模半導體激光器的電場速率方程為
權(quán)利要求
1.一種利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的方法,其特征在于,所述方法包括步驟一、由激光器產(chǎn)生混沌激光;步驟二、通過分束器將混沌激光進行路徑分離處理;步驟三、記錄路徑分離處理之參考光和物體光的光強;步驟四、通過關(guān)聯(lián)器對光強進行關(guān)聯(lián)處理并獲得所述物體的成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述步驟一中,采用如下模型產(chǎn)生混沌激光,模型中E(t)、Φα)和N(t)分別表示激光腔內(nèi)復合電場強度、向場和載流子密度,光反饋下單模半導體激光器的電場速率方程為^ψ-=l Gn[N {t) - N0}E{t) + -E{t-τ) at 2rcοο^[ω0τ + φ( ) - φ( — τ)]- N0 ]E(t) -~Ε( -τ) at 2rc η[ω0τ + φ( ) - φ( - τ)]^r1=廠丄 m - gn [ivw-ν0]\E{t) ι2dtτΝ其中,α代表線寬增強因子,GnR表微分增益,Ntl代表透明載流子密度,、代表光子壽命,τΝ代表載流子壽命,k代表反饋系數(shù),τ代表光在激光腔內(nèi)的往返時間,ω τ代表激光器的角頻率,J代表電荷歸一化后的泵浦電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述步驟二中,進行路徑分離處理時,一路為參考光路,另一路為物體光路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,在參考光路上放置時間透鏡,其特征函數(shù)為eXp(it2/2Y);在物體光路路徑上放置待成像的物體,用m(t)來刻畫其時間變化特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述步驟三中,是通過兩個光電探測器D1 和D2,來記錄參考光和物體光在、和t2時刻的光強I1 U1),I2 (t2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述步驟四中,是在獲得參考光和物體光在、和t2時刻的光強I1U1),I2 (t2)后,再通過關(guān)聯(lián)器進行關(guān)聯(lián)運算,以獲得物體成像G(2) (t1 t2) = <I(t1)I(t2)>0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述步驟四中,進一步包括混沌光 Γ (t' 1 t2')的一階相關(guān)函數(shù)只是時間間隔τ =t' rt' 2的函數(shù),r(^2)= Γ Γ r。(i;,4)<0U)i2fe4)嘁成=JT r。0;=f (r0(ir K2(IjXitj1)Cit1將rjt' D對應的向量設為^,且與^"^^)、^、,f 2)相應的矩陣為K1, k2;然后將K2的每一行與α卷積,結(jié)果記為Μ;最后,將K1按行補零到與M同維度,積分結(jié)果如下 Γ =KlMT At;其中,At是采樣時間差。
8.一種利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的裝置,其特征在于,所述成像裝置包括光源模塊、分束模塊、光電探測模塊及關(guān)聯(lián)處理模塊,通過由激光器產(chǎn)生混沌激光,接著通過分束器將混沌激光進行路徑分離處理并記錄路徑分離處理之參考光和物體光的光強, 然后通過關(guān)聯(lián)器對光強進行關(guān)聯(lián)處理并獲得所述物體的成像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像裝置,其特征在于,所述光源模塊用于由激光器產(chǎn)生混沌激光。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像裝置,其特征在于,所述分束模塊用于通過分束器將混沌激光進行路徑分離處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像裝置,其特征在于,所述光電探測模塊用于記錄路徑分離處理之參考光和物體光的光強。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像裝置,其特征在于,所述關(guān)聯(lián)處理模塊用于通過關(guān)聯(lián)器對光強進行關(guān)聯(lián)處理并獲得所述物體的成像。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用混沌激光的時間關(guān)聯(lián)特性進行成像的方法及裝置,通過由激光器產(chǎn)生混沌激光,接著通過分束器將混沌激光進行路徑分離處理并記錄路徑分離處理之參考光和物體光的光強,然后通過關(guān)聯(lián)器對光強進行關(guān)聯(lián)處理并獲得所述物體的成像,采用混沌激光作為光源的量子成像方案,可取得相對于糾纏光子對成像和贗熱光成像而言更好的成像效果。
文檔編號G02B27/00GK102495467SQ20111035855
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者曲繼業(yè), 陳智鵬 申請人:上海電機學院
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