[发明专利]一种空间反聚束现象的产生系统和方法

说明书

本发明涉及一种空间反聚束现象的产生系统和方法。系统包括，光源（1）、非偏振分束器（2）、用于采集探测臂光路的光场强度空间分布信号的探测臂单像素探测器（3‑1），用于采集参考臂光路的光场强度分布信号的探测臂探测器（3‑1）、探测臂滤波器（4‑1）及符合测量系统（5）。并提供给了应用该系统，实现空间反聚束现象的产生方法。本发明中提出的系统和方法能够观测非经典光场才具有的反聚束效应，在量子光学和量子信息领域具有重要的理论和实验意义。该方法也具有广泛的应用价值，可以用于成具有超分辨能力的关联负像，无背景超分辨关联成像，亚波长干涉等。

技术领域

本发明涉及量子光学领域，特别涉及一种空间反聚束现象的产生系统和方法。

背景技术

在量子光学领域，光场可以在一定的标准下分为经典光场和量子光场，其中一条重要的标准就是光场的归一化二阶关联函数在时域或者空域的某些特定取值范围内小于1，即或者。这种效应就是在量子光学中众所周知的光子反聚束效应，一般认为是光场的量子力学本质所体现出特有属性。换句话说，只有非经典光场才会具有反聚束效应这种性质，经典光场是不行的。因此，到目前为止无论是时域的光子反聚束效应，还是空域的光子反聚束效应都只能在通过各种方法产生的非经典光场的二阶关联测量实验中观测到。特别是近年来，除了利用传统的量子光学方法，比如自发参量下转化产生的纠缠光子对，单光子源、费米子系统、平移压缩态等观测到了光子反聚束效应，在很多新技术领域，新结构纳米材料中也都观测到了该效应，比如在单碳纳米管、非线性光学波导、双量子环结构以及原子的腔动力学系统。在这些系统中观测到的反聚束效应也进一步印证了其是非经典光场的所具有特殊属性。光子反聚束效应除了是光场的非经典属性的判断标准，还可以在进行暗关联成像，并具有和关联成像（利用聚束效应）一样的众多优势，比如，可不用透镜而成像且原则上适合电磁波谱中任意波长，可不受大气湍流扰动、空气混浊或其它散射介质的影响，可以在大气湍流、云雾遮挡的情况下依然获得物体清晰的成像等等。因此，光子反聚束效应在国防、军事、遥感，通讯、生物医学等众多成像技术和信息传输与加密领域都具有巨大的潜在应用价值。

虽然反聚束效应具有重要的应用价值和前景，但是正如上述提及的能够产生反聚束效应的系统和方法一般都很复杂，各种光源，不同结构和方法也都需要较为复杂的设计，精确地的调试，产生难度也很大。通常光源的强度也比较弱，探测难度也相对较大。这是众多产生反聚束现象的系统和方法的不足之处。

发明内容

本发明的一个目的是在于将低通滤波技术应用于量子光学中光子反聚束效应的产生和观测领域，从而提供一种空间反聚束现象的产生系统和方法。

特别地，本发明提供了一种新型关联测量系统，包括：

光源（1）发出的光束被50%：50%非偏振光学分束器（2）分成两路：

探测臂光路和参考臂光路。

探测臂光路，所述探测臂光路中设有单像素探测器，所述探测器（3-1）用于采样所述探测臂光路的光场强度空间分布信号，探测器输出信号接入低通滤波器；

参考臂光路，所述的参考臂光路中设有具有空间分辨能力的参考探测器装置，用于采样所述参考臂光路的光场强度分布信号，探测器输出信号也接入一个低通滤波器；且。

进一步地，所述光源为热光源、自然光或人造赝热光源。

进一步地，所述探测臂探测器和参考臂探测器分别为各种单像素光电探测器和具有空间分辨能力的CCD（charge coupled device，电荷耦合元件）、EMCCD（Electron-Multiplying CCD，电子倍增电荷耦合元件）、ICCD（增强电荷耦合元件，Intensified CCD）或CMOS（complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体）面阵列相机。