[发明专利]一种基于光子标记的首光子激光成像系统

权利要求书

1.一种基于光子标记的首光子激光成像系统，其特征在于：包括光子编码系统(1)、1×N激光器阵列(2)、光路折转元件(3)、二维扫描装置(4)、望远镜光学系统(5)、光束聚焦元件(6)、光子解码系统(7)、1×N单光子探测器阵列(8)、多通道时间相关单光子计数系统(9)以及控制与数据采集系统(10)；N为正整数；

所述的光子编码系统(1)根据控制与数据采集系统(10)的控制指令，利用开关电路控制1×N激光器阵列(2)中各激光器中的激光二极管的驱动电源，使1×N激光器阵列(2)中的N个激光器，在一个准周期T内，按照相等的时间间隔T/N，依次发射窄脉宽的带有标记的单光子脉冲；N个激光器发射的单光子脉冲通过合束，最后沿同一光路经光路折转元件(3)、二维扫描装置(4)向目标发射；目标反射回的回波光信号经望远镜光学系统(5)、光束聚焦元件(6)到达光子解码系统(7)，光子解码系统(7)将带有标记的单光子脉冲空间分离后，对应送至1×N单光子探测器阵列(8)进行探测；1×N单光子探测器阵列(8)将探测到的信号输出至多通道时间相关单光子计数系统(9)和控制与数据采集系统(10)，提取出带有标记的单光子脉冲的信息，之后通过高重频首光子成像算法对数据进行反演和去噪，最终显示目标的反射率图像和高程图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于光子标记的首光子激光成像系统，其特征在于：所述1×N单光子探测器阵列(8)中每个单光子探测器工作在盖革模式。

3.根据权利要求1所述的一种基于光子标记的首光子激光成像系统，其特征在于：所述的光子编码系统(1)的编码形式为偏振编码或波长编码，所述的光子解码系统(7)对于偏振编码的单光子脉冲采用偏振分束器进行分光，对于波长编码的单光子脉冲采用光栅分光。

4.根据权利要求1所述的一种基于光子标记的首光子激光成像系统，其特征在于：所述的多通道时间相关单光子计数系统(9)与1×N个单光子探测器的输出相连，记录到达1×N单光子探测器阵列(8)的第一个单光子脉冲的延迟时间。

5.根据权利要求1所述的一种基于光子标记的首光子激光成像系统，其特征在于：所述的控制与数据采集系统(10)与光子编码系统(1)的输入相连，通过指令控制光子编码系统(1)的开关；同时控制与数据采集系统(10)与1×N单光子探测器阵列(8)的输出相连，记录到达1×N单光子探测器阵列(8)的第一个单光子脉冲的编码信息和脉冲计数；同时控制与数据采集系统(10)与多通道时间相关单光子计数系统(9)的输出相连，存储到达1×N单光子探测器阵列(8)的第一个单光子脉冲的延迟时间，并对带有标记的单光子脉冲的信息，包括编码信息、脉冲计数和延迟时间，进行反演和去噪，最终显示目标的高程图像和反射率图像。