专利名称：一种利用混沌激光的时间关联特性进行成像的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种利用混沌激光的时间关联特性进行成像的方法及装置。
背景技术：
最早的量子成像(鬼成像)方案由前苏联学者Klyshko根据自发参量下转换光子对的纠缠行为提出。之后，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鬼成像。当时，鬼成像的双光子纠缠态被归于非定域性，量子理论和量子纠缠态被视为实现鬼成像的先决条件。但在2002年，R. S. Bennink完成了激光通过随机旋转的反射镜的鬼成像实验。在2004年，意大利Lugiato研究小组提出了采用热光源可以实现鬼成像。瓦伦西亚的早期做了时间复合的鬼成像实验，他利用的是纠缠光子对进行鬼成像，生成的光子对通过不同的光纤光路进行衍射。结果表明，有二阶关联特性的双光子的时间概率幅度可通过光线的色散系数来控制。现在一般的时间鬼成像都由纠缠光和赝热光来实现，首先光有光源产生后经过分束器，将光束分成完全相同的两束，一束经过成像物体的光路，另一束经过参考光路，经过光路的两束光再分别通过两个测量器进行测量，测量后的两个结果经过计算机的复合计算，最后得到物体时间鬼成像的结果针对现有技术中纠缠光子对成像中激光信号进入量子纠缠态比较困难，检测器价格昂贵；赝热光成像中参数不容易控制，成像系统的适应性不好的问题，设计一种有效提升成像效果利用混沌激光的时间关联特性进行成像的方法及装置，是激光技术领域目前急待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提出了一种利用混沌激光的时间关联特性进行成像的方法及装置，通过由激光器产生混沌激光，接着通过分束器将混沌激光进行路径分离处理并记录路径分离处理之参考光和物体光的光强，然后通过关联器对光强进行关联处理并获得所述物体的成像，采用混沌激光作为光源的量子成像方案，可取得相对于纠缠光子对成像和赝热光成像而言更好的成像效果。为解决上述技术问题，本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的一种利用混沌激光的时间关联特性进行成像的方法，包括步骤一、由激光器产生混沌激光；步骤二、通过分束器将混沌激光进行路径分离处理；步骤三、记录路径分离处理之参考光和物体光的光强；步骤四、通过关联器对光强进行关联处理并获得所述物体的成像。优选的，在上述步骤一中，采用如下模型产生混沌激光，模型中E(t)、Φ (t)和 N(t)分别表示激光腔内复合电场强度、向场和载流子密度，光反馈下单模半导体激光器的电场速率方程为
权利要求
1.一种利用混沌激光的时间关联特性进行成像的方法，其特征在于，所述方法包括步骤一、由激光器产生混沌激光；步骤二、通过分束器将混沌激光进行路径分离处理；步骤三、记录路径分离处理之参考光和物体光的光强；步骤四、通过关联器对光强进行关联处理并获得所述物体的成像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，采用如下模型产生混沌激光，模型中E(t)、Φα)和N(t)分别表示激光腔内复合电场强度、向场和载流子密度，光反馈下单模半导体激光器的电场速率方程为^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=厂丄 m - gn [ivw-ν0]\E{t) ι2dtτΝ其中，α代表线宽增强因子，GnR表微分增益，Ntl代表透明载流子密度，、代表光子寿命，τΝ代表载流子寿命，k代表反馈系数，τ代表光在激光腔内的往返时间，ω τ代表激光器的角频率，J代表电荷归一化后的泵浦电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，进行路径分离处理时，一路为参考光路，另一路为物体光路。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在参考光路上放置时间透镜，其特征函数为eXp(it2/2Y)；在物体光路路径上放置待成像的物体，用m(t)来刻画其时间变化特性。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，是通过两个光电探测器D1 和D2，来记录参考光和物体光在、和t2时刻的光强I1 U1)，I2 (t2)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，是在获得参考光和物体光在、和t2时刻的光强I1U1)，I2 (t2)后，再通过关联器进行关联运算，以获得物体成像G(2) (t1 t2) = <I(t1)I(t2)>0
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，进一步包括混沌光 Γ (t' 1 t2')的一阶相关函数只是时间间隔τ =t' rt' 2的函数，r(^2)= Γ Γ r。(i;，4)<0U)i2fe4)嘁成=JT r。0;=f (r0(ir K2(IjXitj1)Cit1将rjt' D对应的向量设为^，且与^"^^)、^、，f 2)相应的矩阵为K1, k2;然后将K2的每一行与α卷积，结果记为Μ;最后，将K1按行补零到与M同维度，积分结果如下 Γ =KlMT At;其中，At是采样时间差。
8.一种利用混沌激光的时间关联特性进行成像的装置，其特征在于，所述成像装置包括光源模块、分束模块、光电探测模块及关联处理模块，通过由激光器产生混沌激光，接着通过分束器将混沌激光进行路径分离处理并记录路径分离处理之参考光和物体光的光强， 然后通过关联器对光强进行关联处理并获得所述物体的成像。
9.根据权利要求8所述的成像装置，其特征在于，所述光源模块用于由激光器产生混沌激光。
10.根据权利要求8所述的成像装置，其特征在于，所述分束模块用于通过分束器将混沌激光进行路径分离处理。
11.根据权利要求8所述的成像装置，其特征在于，所述光电探测模块用于记录路径分离处理之参考光和物体光的光强。
12.根据权利要求8所述的成像装置，其特征在于，所述关联处理模块用于通过关联器对光强进行关联处理并获得所述物体的成像。
全文摘要
本发明提供了一种利用混沌激光的时间关联特性进行成像的方法及装置，通过由激光器产生混沌激光，接着通过分束器将混沌激光进行路径分离处理并记录路径分离处理之参考光和物体光的光强，然后通过关联器对光强进行关联处理并获得所述物体的成像，采用混沌激光作为光源的量子成像方案，可取得相对于纠缠光子对成像和赝热光成像而言更好的成像效果。
文档编号G02B27/00GK102495467SQ20111035855
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者曲继业, 陈智鹏 申请人:上海电机学院