[发明专利]量子雷达及其实现目标探测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于空间目标探测的光电设备，具体地指一种量子雷达及其实现目标探测的方法。

背景技术

未来战争是高科技、信息化战争，对战略预警体系要求越来越高。雷达作为战略预警体系的核心更是优先发展的重点。目前，常规体制雷达主要存在如下几方面缺点：一是发射功率大(几十千瓦)，电磁泄漏大；二是反隐身能力差；三是成像能力弱；四是信号处理复杂，实时性弱。

此外，现有常规体制雷达发展方向主要是通过提高接收机灵敏度来提高雷达的整机性能。而常规体制雷达利用电磁波探测目标，采用实波因果测量方案，即需要通过测量到回波信号后来确定目标，由于电磁波受热噪声叠加影响，电子设备也受热噪声影响，因此，常规体制雷达灵敏度是信噪比极限下的(SNL，shot-noise limit)，所以常规体制雷达灵敏度的进一步提高已达极限。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种量子雷达及其实现目标探测的方法，该量子雷达采用非因果的并行事件测量，通过对目标发射几率干涉波，但不用测量(接收)回波而获得目标信息，提高了雷达的性能。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种量子雷达，包括：

激光源，用于产生光信号；

衰减器，用于将所述光信号衰减成单光子信号；

量子光栅，用于将所述单光子信号转变为几率波干涉条纹信号；

分光器，用于将所述几率波干涉条纹信号分为第一干涉波和第二干涉波两部分；第一干涉波射向目标，第二干涉波用于感应第一干涉波遇到目标时引起的几率干涉波的相位偏移；

信号发射镜，用于将所述第一干涉波射向待测区域；

单光子检测器，利用超导的超导态随着库珀对破坏而转变为普通电阻状态，根据第二干涉波输出电压信号；

目标判断输出模块，用于根据所述电压信号计算出待测区域中目标的位置；以及

光纤放大器，用于将所述单光子检测器的透射光放大恢复后反馈至所述量子光栅的输入端；

所述量子光栅将光纤放大器放大恢复后的透射光传入分光器。

此外，本发明还提供一种上述量子雷达实现目标探测的方法，该方法包括：激光源产生的光信号经衰减器衰减成为单光子信号，单光子信号经量子光栅获得几率波干涉信号，所述几率波干涉信号中的一部分几率波经过分光器送入信号发射镜射向目标；另一部分几率波送入单光子检测器，单光子检测栅格处于光子透射状态，透射的光子被送入光纤放大器进行放大，再送入量子光栅；

当有目标出现时，则会引起量子干涉条纹在单光子检测栅格上的移动，从而引起单光子检测器有信号电压输出，这个电压输出信号送入目标判断输出模块进行目标辨识输出。

本发明还提供第二种量子雷达，该量子雷达包括：

激光源，用于产生光信号；

衰减器，用于将所述激光源产生的光信号衰减成单光子信号；

量子光栅，用于将所述单光子信号转变为几率波干涉条纹信号；

单光子检测器，所述几率波干涉条纹信号传入该单光子检测器；

分光器，用于将单光子检测器传出的几率波干涉条纹信号分为第一干涉波和第二干涉波两部分；第一干涉波射向目标，第二干涉波用于感应第一干涉波遇到目标时引起的几率干涉波的相位偏移；

信号发射镜，用于将所述第一干涉波射向待测区域；

光纤放大器，用于将所述第二干涉波放大反馈至所述量子光栅，所述量子光栅将放大后的第二干涉波转化为后续几率波干涉条纹信号；单光子检测器利用超导的超导态随着库珀对破坏而转变为普通电阻状态，根据后续几率波干涉条纹信号输出电压信号；以及

目标判断输出模块，用于根据所述电压信号计算出待测区域中目标的位置

本发明通过上述第二种量子雷达实现目标探测的方法，包括以下步骤：

激光源产生的光信号经衰减器衰减成为单光子信号；单光子信号经量子光栅获得几率波干涉条纹信号，所述几率波干涉条纹信号通过单光子检测器后进入分光器，分光器将所述几率波干涉条纹信号分为第一干涉波和第二干涉波两部分；第一干涉波送入信号发射镜射向目标；第二干涉波经过光纤放大器送入量子光栅；

当有目标出现时，则会引起量子干涉条纹在单光子检测栅格上的移动，从而引起单光子检测器有信号电压输出，这个电压输出信号送入目标判断输出模块进行目标辨识输出。

本发明具有以下优点：