技术特征：
1.一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于：包括发射机(1)、接收机(2)、综合控制系统(3)和图像反演系统(4)；发射机(1)在综合控制系统(3)的发射指令下，输出两模真空压缩态光源，分为模式a光场和模式b光场，模式a光场留在本地，模式b光场与目标作用后返回接收机，接收机(2)在综合控制系统(3)的收发同步控制下对模式a、b光场进行时间同步和符合测量，并将探测结果输送至图像反演系统(4)；综合控制系统(3)用于发射机(1)输出控制、接收机(2)的符合测量控制、时钟同步和实时通信；图像反演系统(4)采用高效符合测量数据处理方法反演目标的强度像。2.如权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，所述发射机(1)包括两模真空压缩态光源单元(11)、模式a光场擦除单元(12)、模式a光场调控单元(13)、模式b光场擦除单元(14)、模式b光场调控单元(15)、信号准直与发射单元(16)；两模真空压缩态光源单元(11)发出两模式真空压缩态，分为模式a和模式b，模式a光场作为闲置模式留在本地，模式b光场作为信号模式向目标发射；模式a光场依次通过模式a光场擦除单元(12)、模式a光场调控单元(13)；模式b光场依次通过模式b光场擦除单元(14)、模式b光场调控单元(15)；上述两路输出的模式a光场和模式b光场形成量子纠缠度更高的量子态，最后通过信号准直与发射单元(16)形成用于量子成像的发射光源。3.如权利要求2所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，所述模式a光场擦除单元(12)、模式b光场擦除单元(14)采用光学分束器和单光子探测器组成，其中单光子探测器仅对1个光子响应，对无光子和多光子均不响应。4.如权利要求2所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，所述模式a光场调控单元(13)、模式b光场调控单元(15)采用可变光学衰减器，所述可变光学衰减器由可调光学透过率的光学分束器组成，宽带响应范围690nm-1100nm，透反比范围从1：99到95：1。5.如权利要求2所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，所述接收机(2)包括模式a光场收集单元(21)、模式a光场探测单元(22)、模式b光场收集单元(23)和模式b光场探测单元(24)；模式b光场经目标作用后返回接收机，经模式b光场收集单元(23)输出，在综合控制系统的同步控制下，与通过模式a光场收集单元(21)输出的模式a光场进行符合测量，符合测量通过模式b光场探测单元(24)与模式a光场探测单元(22)的同步探测来实现，符合测量结果输入至图像反演系统(4)。6.如权利要求5所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，所述模式a光场收集单元(21)采用微透镜阵列，模式a光场探测单元(22)采用单光子阵列探测器，微透镜阵列与单光子阵列探测器像元级耦合，单光子阵列探测器工作在盖格模式。7.如权利要求5所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，模式b光场探测单元(24)采用单光子探测器，单光子探测器工作在盖格模式，探测效率大于40％，暗计数率小于50cps。8.如权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，所述综合控制系统(3)包括发射机收发同步子系统(31)和接收机收发同步子系统(32)和授时及控制中心(33)；发射机(1)和接收机(2)分别对应发射机收发同步子系统(31)和接收机收发同步子系统(32)，由授时及控制中心(33)分别向发射机收发同步子系统(31)和接收机收发同步子系统(32)发送同步信号，进行二者之间的时钟同步和调控信息的实时通信，并控制接
收机(2)进行模式a光场、模式b光场的符合测量。9.如权利要求5所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，所述图像反演系统(4)采用高效符合测量数据处理方法反演目标的强度像，包括：步骤1，实验设定有效计数次数m，将模式a光场探测单元(22)的探测结果初始化为i1(x1)＝0，其中x1代表模式a探测单元(22)在x方向的空间坐标；将模式b光场探测单元(24)的探测结果初始化为i2(x2)＝0，x2代表模式a探测单元(22)在x方向的空间坐标；将有效探测次数初始化为m＝0；步骤2，判断成像进程工作时序信号是否为高电平信号；如果是，则i1(x1)和i2(x2)根据探测结果进行光子计数累积，并设定m＝m+1；如果不是，则不进行计数累计；步骤3，循环步骤2，直到进行了m＝m次有效探测，循环终止并执行步骤4；步骤4，根据i1(x1)和i2(x2)的计数结果计算量子关联函数g(x1,x2)；设x2＝0为x方向的原点，得到量子关联函数g(x1,x2＝0)；对g(x1,x2＝0)执行逆傅里叶变换，获得目标的强度像t(x)：其中，λ为激光波长，f为模式b光场收集单元(23)的焦距，l
c
为两模真空压缩态光源单元(11)中参量下转换晶体在光传播方向上的长度。10.如权利要求7所述的一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，其特征在于，所述授时及控制中心(33)分别向发射机收发同步子系统(31)和接收机收发同步子系统(32)发送同步信号，进行二者之间的时钟同步和调控信息的实时通信，包括：在一个时钟脉冲周期内，首先是扫描进程工作时序信号生效，发射机和接收机共同执行扫描进程，利用该进程中获得的模式a光场探测单元(23)和模式b光场探测单元(24)的测量结果，调整模式a光场调控单元(13)和模式b光场调控单元(15)中的光学分束器透过系数，使得模式a光场探测单元(23)的单光子阵列探测器与模式b光场探测单元(24)的无空间分辨单光子探测器的计数大小相当或处于相同量级，实现高对比度的符合计数；其次是成像进程工作时序信号生效，发射机(1)和接收机(2)共同执行成像进程，扫描进程工作时序与成像进程工作时序的生效时长比为1：4到1：10之间。
技术总结
本发明一种基于微透镜阵列的量子关联成像系统，包括发射机、接收机、综合控制系统和图像反演系统；发射机的光源单元输出两模真空压缩态，分为模式A光场和模式B光场。模式A光场留在本地，模式B光场与目标作用后返回接收机，接收机在综合控制系统的收发同步控制下对模式A、B光场进行时间同步和符合测量，并将探测结果输送至图像反演系统。图像反演系统利用高效数据处理算法反演目标的强度像。综合控制系统用于发射机输出控制、接收机的符合测量控制、时钟同步和实时通信。本发明实现高能量收集效率的量子成像系统,可以用于强背景下暗弱目标的快速成像，也可以应用于低损伤阈值的生物组织的医学成像。织的医学成像。织的医学成像。
技术研发人员：孙倩 张胜利 杨颂
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2022.10.19
技术公布日：2023/1/31