[實用新型]基于關(guān)聯(lián)光學(xué)的單次成像及存取裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320416869.5
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN203365677U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳麗清;張凱;郭進(jìn)先;邊成玲;袁春華;區(qū)澤宇;張衛(wèi)平
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利事務(wù)所 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非線性光學(xué)和量子光學(xué)及信息領(lǐng)域，是一種基于光與原子的相互作用，利用關(guān)聯(lián)光學(xué)測量實現(xiàn)的單次成像及存取裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的光學(xué)成像，包括基于一階關(guān)聯(lián)測量的干涉成像，是基于光場強(qiáng)度的分布測量。當(dāng)一束探測光從待成像物體反射或透射時，光的強(qiáng)度會發(fā)生改變，根據(jù)各個像素點探測到的光場強(qiáng)度可以得到物體的像。此類成像技術(shù)已較成熟且普及，但依然存在著兩大缺陷：首先對探測光的強(qiáng)度依賴大；其次無法突破瑞麗衍射分辨極限。

關(guān)聯(lián)光學(xué)成像則是基于光場強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)測量，是借助光場的位相信息來成像，所以它對光場強(qiáng)度的大小或損失依賴不大。當(dāng)探測光探測到的物體信息在強(qiáng)度分布中被抹去時，可以通過強(qiáng)度關(guān)聯(lián)測量得到物體信息的重現(xiàn)。這使得傳統(tǒng)光學(xué)測量得不到的圖像可以通過關(guān)聯(lián)光學(xué)獲得，該技術(shù)也被稱為“鬼”成像技術(shù)。該成像技術(shù)的經(jīng)典過程可以大致描述如下：設(shè)置兩條光路，一條作為參考光，一條作為探測光，將待成像物體放置在探測光路中，直接測量探測光路上的光場強(qiáng)度分布不能得到物體的像，而當(dāng)將參考光場和探測光場進(jìn)行二階強(qiáng)度關(guān)聯(lián)計算時，可以得到物體的像。這一技術(shù)要求參考光和探測光之間存在強(qiáng)度關(guān)聯(lián)特性。它可以是光場位相的一個函數(shù)，此時強(qiáng)度關(guān)聯(lián)函數(shù)也可以稱為位相關(guān)聯(lián)函數(shù)，體現(xiàn)了兩束光場之間位相上的關(guān)聯(lián)。當(dāng)探測光從待成像物體透射或反射時，光場的位相會發(fā)生改變，從而使其與參考光場之間強(qiáng)度關(guān)聯(lián)函數(shù)的數(shù)值發(fā)生改變，則根據(jù)各個像素點的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)數(shù)值，可以得到物體的像。

同時由于關(guān)聯(lián)光學(xué)存在著亞波長干涉現(xiàn)象，使得它可以在不改變光源波長的情況下，就可以突破瑞麗衍射分辨極限，從而提高成像的空間分辨率。

目前，基于強(qiáng)度關(guān)聯(lián)的“鬼”成像是非線性光學(xué)和量子光學(xué)領(lǐng)域的一個重要研究方向，其高靈敏度的特點成像能力在醫(yī)學(xué)軍事等領(lǐng)域有著很廣泛的應(yīng)用前景。同時，圖像信息的存取能力是信息通訊領(lǐng)域的一個研究熱點。

在傳統(tǒng)的“鬼”成像裝置中，光源要求是具備量子關(guān)聯(lián)的糾纏光源或者是具備經(jīng)典關(guān)聯(lián)的熱光源或者贗熱光源。其中，熱光源和贗熱光源是經(jīng)典的非相干光源。糾纏光源是非經(jīng)典光源，它的制備需要一套自成體系的額外裝置，系統(tǒng)較為復(fù)雜。目前技術(shù)較為成熟的激光是經(jīng)典的相干光源，不是熱光源。所以激光不能作為真熱光源直接應(yīng)用于傳統(tǒng)的“鬼”成像，而是需要入射毛玻璃轉(zhuǎn)化為贗熱光源以后才能用于傳統(tǒng)的“鬼”成像。

傳統(tǒng)的“鬼”成像大多在弱光條件下進(jìn)行，利用光子符合計數(shù)進(jìn)行二階強(qiáng)度關(guān)聯(lián)計算，這需要一套可以進(jìn)行光子計數(shù)的采集探測裝置，光轉(zhuǎn)化為電信號后還需要一套復(fù)雜的電路系統(tǒng)進(jìn)行符合計數(shù)。為了保證信噪比，弱光探測對噪聲的要求較為苛刻。所以探測光和參考光往往需要通過一套濾波系統(tǒng)以降低噪聲。同時，探測器自身的暗計數(shù)等電子噪聲不能太大，這對探測器的制作工藝提出了挑戰(zhàn)。目前使用的弱光條件下的光子探測器，如單光子探測器，光電倍增管等，均較為昂貴。與此同時，傳統(tǒng)的“鬼”成像是基于光場的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)，而光場的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)被認(rèn)為是強(qiáng)度漲落的統(tǒng)計相關(guān)，所以弱光條件下的成像，需要長時間的光子計數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計平均才能完成二階強(qiáng)度關(guān)聯(lián)測量，所以不能實現(xiàn)單次成像，這不利于運動物體的成像。

此外，傳統(tǒng)的“鬼”成像裝置中，在光路設(shè)置上沒有存儲介質(zhì)，所以不能進(jìn)行圖像信息的存取。

綜上所述，基于關(guān)聯(lián)光學(xué)的成像方法可以克服傳統(tǒng)成像中存在的兩大問題：1、對探測光的強(qiáng)度依賴大。2、無法突破瑞麗衍射分辨極限。同時現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)光學(xué)成像方法及裝置也存在著自身的不足：1、無法單次成像。2、無法存取。3、系統(tǒng)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于關(guān)聯(lián)光學(xué)的單次成像及存取裝置，該裝置利用存儲介質(zhì)的相干自旋波，獲得了散射讀寫過程中信號光場之間的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像及存取；與此同時，結(jié)合一階關(guān)聯(lián)測量，實現(xiàn)了單次成像及存取。其可克服傳統(tǒng)光學(xué)成像中的低靈敏度以及傳統(tǒng)“鬼”成像需要多次統(tǒng)計平均及無法存取的缺點。該裝置結(jié)構(gòu)合理，操作簡單，易于集成。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體裝置設(shè)置是：

一種基于關(guān)聯(lián)光學(xué)的單次成像及存取裝置，它包括：

第一光源，標(biāo)記為寫光；

第二光源，標(biāo)記為讀光；

第一光調(diào)制器，其沿所述第一光源的光路設(shè)置；

第二光調(diào)制器，其沿所述第二光源的光路設(shè)置；

第一分束器，其沿所述第一光源的光路設(shè)置，所述第一光源經(jīng)第一分束器后的反射光路為第一寫光光路，透射光路為第二寫光光路；

第二分束器，其沿所述第二光源的光路設(shè)置，所述第二光源經(jīng)第二分束器后的反射光路為第一讀光光路，透射光路標(biāo)記為第二讀光光路；