[發(fā)明專利]一種基于冷原子物質(zhì)波的縱向關(guān)聯(lián)成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410043417.6
• 申請日: 2014-01-25
• 公開（公告）號: CN103760560B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳君
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種物質(zhì)波關(guān)聯(lián)成像方法。

技術(shù)背景

關(guān)聯(lián)成像(鬼成像)是一種新型成像機(jī)制。它利用光源的部分相干性或量子糾纏特性，實(shí)現(xiàn)了在不含物體的光路獲取物體具有納米分辨率的衍射圖像。關(guān)聯(lián)成像被廣泛應(yīng)用于分布圖像處理、分布感知以及通信領(lǐng)域。隨著近年來冷原子光學(xué)的興起，各種關(guān)聯(lián)現(xiàn)象在物質(zhì)波領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)(參見學(xué)術(shù)論文Schellekens，M.eta／.Hanbury?Brown?Twiss?Effect?for?Ultracold?Quantum?Gases?SC/ENCE2005310，648-651)。冷原子物質(zhì)波具有豐富的內(nèi)態(tài)結(jié)構(gòu)，便于實(shí)驗(yàn)操控。冷原子物質(zhì)波的波長比光波更短，擁有更小的衍射極限和更高的成像分辨率，可以作為關(guān)聯(lián)成像的信息載體進(jìn)行多比特量子信息的傳遞(參見專利：一種物質(zhì)波關(guān)聯(lián)成像產(chǎn)生方法及其裝置，公開號：CN103412304A)。以上方法具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)，但不能實(shí)現(xiàn)對縱向勢場的測量，主要原因是該方法是為測量橫向物體結(jié)構(gòu)而設(shè)計，物質(zhì)波的縱向信息沒有被保留下來。物質(zhì)波具有質(zhì)量，其波函數(shù)在引力場、光場、電磁場等縱向勢場作用下將會發(fā)生改變。這種改變可以用來對縱向勢場進(jìn)行測量。

在先技術(shù)中，有一種使用贗熱光脈沖來實(shí)現(xiàn)時域關(guān)聯(lián)成像的方法(參加學(xué)術(shù)論文Shirai，T.，T.＆Friberg，A.T.Temporal?ghost?imaging?with?classical?non-stationary?pulsed?light.J.Opt.Soc.Am.B201027,2549-2555)。以上方法可用于對時變物體成像，但無法對縱向勢場進(jìn)行測量，主要原因是該方法采用贗熱光脈沖作為信息載體。光波沒有質(zhì)量，沒有內(nèi)態(tài)。引力場、光場、電磁場等縱向勢場無法對光波場產(chǎn)生影響。這導(dǎo)致基于光波的關(guān)聯(lián)成像方法不能測量縱向勢場的分布，限制了關(guān)聯(lián)成像方法的應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對在先技術(shù)的不足，提供一種基于冷原子物質(zhì)波的縱向關(guān)聯(lián)成像方法。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，一種基于冷原子物質(zhì)波的縱向關(guān)聯(lián)成像方法，其步驟為：

(1)產(chǎn)生冷原子物質(zhì)波；

(2)將所述冷原子物質(zhì)波通過物質(zhì)波分束器產(chǎn)生信號物質(zhì)波和參考物質(zhì)波；

(3)將所述參考物質(zhì)波進(jìn)行縱向多點(diǎn)測量；

(4)將所述信號物質(zhì)波投射到探測空間中的縱向勢場；

(5)將所述縱向勢場作用后的信號物質(zhì)波進(jìn)行桶測量并與所述參考物質(zhì)波的多點(diǎn)測量結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)，獲得所述縱向勢場的分布圖像。

本發(fā)明所述的冷原子物質(zhì)波是采用激光冷卻方法制備的低溫冷原子團(tuán)，其傳播方向?yàn)榭v向且與重力加速度方向重合。

本發(fā)明所述的物質(zhì)波分束器是由與原子能級共振的拉曼激光脈沖形成。

本發(fā)明所述的縱向多點(diǎn)測量具體為：將傳播方向垂直于縱向的共振激光照射所述參考物質(zhì)波，經(jīng)物質(zhì)波吸收后，透射激光被CCD面探測器接收，CCD面探測器獲得的激光光強(qiáng)分布信息即是參考物質(zhì)波縱向密度分布信息。

本發(fā)明對所述物體進(jìn)行關(guān)聯(lián)測量時，如所述冷原子源的縱向關(guān)聯(lián)函數(shù)為則投射物體后的信號物質(zhì)波和參考物質(zhì)波的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，

其中n₁(z₁)是CCD面探測器獲得的參考物質(zhì)波的原子密度，n₂(z2₎是桶探測器獲得的信號物質(zhì)波的原子密度，t2是物質(zhì)波從分束器傳輸?shù)酵疤綔y器的時間，m(z)為所述待測縱向勢場的分布函數(shù)，M是原子質(zhì)量，是普朗克常量，Г(z₁，Z₂)是所述衍射物質(zhì)波的一階關(guān)聯(lián)函數(shù)