[发明专利]基于量子鬼像及单模光纤的图像传送系统

权利要求书

1.基于量子鬼像及单模光纤的图像传送系统，其特征在于，所述系统包括：

量子光源，用于产生频率关联的第一光子和第二光子；

图像发送模块，通过单模光纤与所述量子光源连接，接收所述量子光源发射的所述第一光子；所述图像发送模块包括第一空间色散元件和第一单光子探测器，所述第一光子经过所述第一空间色散元件处理，按照频率的不同发射到不同的方向，对物体进行照射；所述第一单光子探测器探测由物体反射或透射的所述第一光子，得到第一探测时间；

图像接收处理模块，通过单模光纤与所述量子光源连接，通过通信信道与所述图像发送模块连接，接收所述量子光源发射的所述第二光子以及所述图像发送模块发送的所述第一探测时间；所述图像接收处理模块包括第二空间色散元件、单光子探测器阵列以及处理器；所述第二光子经过所述第二空间色散元件处理，按照频率的不同发射到不同的方向，并由所述单光子探测器阵列中对应位置处的一个单光子探测器探测，得到第二探测时间；所述处理器根据多个所述第一探测时间、多个第二探测时间以及测量所述多个第二探测时间的所述单光子探测器阵列中对应的多个单光子探测器的位置信息，经过符合计算得到物体的像。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像发送模块还包括光环形器、光纤准直器以及聚焦透镜；

所述第一光子经过所述光环形器射入所述光纤准直器，准直处理后射入所述第一空间色散元件，由所述第一空间色散元件射出的第一光子经过所述聚焦透镜后照射到物体上；由物体反射的所述第一光子依次经过所述聚焦透镜、第一空间色散元件、光纤准直器以及光环行器，并由所述光环行器射入所述第一单光子探测器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像发送模块还包括光纤准直器、聚焦透镜以及光纤收集装置；

所述第一光子射入所述光纤准直器，准直处理后射入所述第一空间色散元件，由所述第一空间色散元件射出的第一光子经过所述聚焦透镜后照射到物体上；物体透射的所述第一光子由所述光纤收集装置收集后射入所述第一单光子探测器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像接收处理模块还包括光纤准直器，所述第二光子经过所述光纤准直器准直处理后，射入所述第二空间色散模块。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述量子光源包括泵浦光源以及被所述泵浦光源激励并产生所述第一光子和第二光子的非线性光学元件。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述非线性光学元件为产生二阶参量下转换效应的晶体或产生三阶自发四波混频效应的非线性光波导。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述产生二阶参量下转换效应的晶体为非中心对称晶格结构的非线性光学晶体、以及具有非中心对称晶格结构的半导体材料；

所述产生三阶自发四波混频效应的非线性光波导为石英光纤、硫化物玻璃光纤、硅波导或氮化镓波导；

所述泵浦光源为脉冲泵浦光源或连续泵浦光源。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二空间色散元件为衍射光栅、闪耀光栅、棱镜或空间光调制器；

所述第一单光子探测器为基于雪崩二极管的单光子探测器或基于超导纳米线的单光子探测器；

所述单光子探测器阵列为硅单光子探测器阵列、铟磷/铟镓砷磷单光子探测器阵列、电子倍增电荷耦合器或超导纳米线单光子探测器阵列。

9.根据权利要求1至8任一项所述的系统，其特征在于，所述图像接收处理模块用图像接收延时处理模块替换；

所述图像接收延时处理模块通过单模光纤与所述量子光源连接，通过通信信道与所述图像发送模块连接，接收所述量子光源发射的所述第二光子以及所述图像发送模块发送的所述第一探测时间；所述图像接收延时处理模块包括时间色散元件、第二单光子探测器以及处理器；所述第二光子经过所述时间色散元件处理，按照频率的不同进行不同时间的延时后射入所述第二单光子探测器，并由所述第二单光子探测器探测得到第二探测时间；对于每一个所述第一探测时间，所述处理器确定与其对应的第二探测时间；所述处理器根据多个所述第一探测时间和对应的多个所述第二探测时间确定由所述时间色散元件产生的多个延时信息，利用所述多个延时信息，过符合计算得到物体的像。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二单光子探测器为基于雪崩二极管的单光子探测器或基于超导纳米线的单光子探测器；

所述时间色散元件为具有群速色散的单模光纤、长周期光栅或衍射光栅对。