[发明专利]一种基于测距辅助的低开销纠缠光量子目标成像方法

权利要求书

1.本发明所提的一种基于测距辅助的低开销纠缠光量子目标成像方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：利用激光器产生波长为405nm的泵浦光；

步骤二：利用焦距分别为100mm和50mm的透镜组成光束缩束组合，对泵浦光进行缩束，使其能量集中；

步骤三：利用透过波长为405nm的半波片和四分之一波片将泵浦光调制为线偏振光，以提高周期极化磷酸氧钛钾(Periodically Poled KTiOPO4,PPKTP)晶体自发参量下转换过程的效率；

步骤四：利用PPKTP晶体自发参量下转换过程制备量子纠缠光，其中，根据非线性光学理论，下转换光强I满足：

其中，符号“∝”表示正比于，Δk为相位失配量，l为晶体长度，c为光速；当周期性反转晶体的极化矢量方向时，在每个周期内光强叠加，晶体的非线性系数增大；此时，相位匹配条件为：

其中，k_p、k_i和k_s分别为泵浦光、闲置光和信号光的波矢，Λ为极化周期；

步骤五：通过控制数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)选取尺寸为m×n的局部测距像素区域，并进行以下局部测距操作；

步骤六：利用偏振分束器(Polarization Beam Splitter,PBS)将纠缠光子对分为信号光子和参考光子，其中，透射过PBS的信号光子照射目标，然后利用通过波长为810nm的窄带滤波片滤除杂光，最后被焦距为125mm的聚焦透镜收集到桶探测器以得到信号光子的到达时间脉冲序列S_t；

步骤七：被PBS反射的参考光子经过反射银镜后入射至DMD，然后利用通过波长为810nm的窄带滤波片滤除杂光，最后被焦距为125mm聚焦透镜收集到面探测器以得到参考光子的到达时间脉冲序列R_t；

步骤八：以R_t为参考序列将S_t和R_t的首个光子时间脉冲在时间上对齐，然后将S_t和R_t对应时间点的序列值相减以得到时间脉冲差值序列ΔSR_t；

步骤九：设定时间范围[0,T]和符合门宽W ps，完成延时符合计数，绘制二阶关联曲线，定义该曲线峰值对应的时间a(a＝1,2,…,T)为信号光路和参考光路的时间差ΔT，并由此得到光源到目标的距离d＝c×ΔT，局部测距操作完成；

步骤十：通过控制DMD选取尺寸为M×N的全局成像像素区域，进行后续全局成像操作，令此时通过桶探测器和面探测器得到的时间脉冲序列分别为IS_t和IR_t；

步骤十一：利用步骤九的ΔT对桶探测器得到的时间脉冲序列进行修正，即有IS′_t＝|IS_t-ΔT|，然后利用IS′_t和IR_t完成符合计数，得到符合计数值C(x,y)；

步骤十二：根据线性映射方法，将C(x,y)与灰度值进行映射，得到目标的量子灰度成像结果，全局成像操作完成。