[发明专利]实现远距离激光高灵敏单光子成像的系统

说明书

本发明涉及量子成像领域，提供一种实现远距离激光高灵敏单光子成像的系统，其包括激光主动照亮模块、线性探头、接收望远镜、第一分束器、单光子探测阵列、CCD成像模块以及时序控制模块。本发明提出的技术方案实现了高灵敏度单光子级成像，具有重复频率高，集成度高，体积小，功耗低等优良特性，同时本发明实施例将CCD表面纹理成像和高程信息进行在轨实时信息融合，提高了信息融合实时效率。

技术领域

本发明属于量子成像领域，特别涉及一种实现远距离激光高灵敏单光子成像的系统。

背景技术

现有的星载/机载激光主动探测系统是一种线性探测系统，均存在以下问题：

(1)由于传统探测系统采用的是线性光电探测器，对回波信号的能量要求较高，导致星载/机载发射激光能量较大，因此系统能耗及体积均较大、系统集成度较低；

(2)采用单光束替换多光束扫描的方法虽然可降低激光发射功率，但单次只能测量单点高程信息，获取某一地区大比例尺制图所需的高密度覆盖的高程信息，需要多次环绕飞行，长期累积测量，重复频率低，获取高程信息时间很长；

(3)现有探测系统的高程信息与表面纹理信息必须采用分立系统采集获得，然后再进行信息融合，无法做到在轨实时信息融合，必须传输到地面进行信息融合，既增加了天地信息传输压力，同时也导致信息融合实时性很差。

发明内容

【要解决的技术问题】

本发明的目的是提供一种实现远距离激光高灵敏单光子成像的系统，采用激光主动照射目标，然后根据回波信息进行单光子级别的三维成像，以至少解决以上技术问题之一。

【技术方案】

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明涉及一种实现远距离激光高灵敏单光子成像的系统，包括激光主动照亮模块、线性探头、接收望远镜、第一分束器、单光子探测阵列、CCD成像模块以及时序控制模块，所述单光子探测阵列与CCD成像模块连接，所述时序控制模块分别与CCD成像模块、单光子探测阵列和线性探头连接，所述第一分束器设置在接收望远镜的发射光路上，所述CCD成像模块设置在第一分束器的第一输出光路上，所述单光子探测阵列设置在第一分束器的第二输出光路上。

作为一种优选的实施方式，所述时序控制模块包括时间分辨单元和数据处理单元，所述时间分辨单元的一个输入端与单光子探测阵列连接，所述时间分辨单元的另一个输入端与线性探头连接，所述时间分辨单元的输出端与数据处理单元连接，所述CCD成像模块的输出端与数据处理单元连接。

作为另一种优选的实施方式，所述激光主动照亮模块包括激光器、第二分束器和扩束调焦装置，所述第二分束器设置在激光器的发射光路上，所述线性探头设置在第二分束器的第一输出光路上，所述扩束调焦装置设置在第二分束器的第二输出光路上。

作为另一种优选的实施方式，所述接收望远镜的发射光路上还设置有窄带滤波片，所述第一分束器的第二输出光路上还设置有可调衰减器。

【有益效果】

本发明提出的技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明采用了多元单光子探测阵列进行高程信息测量，重复频率高，获取高程信息时间效率明显提高；

(2)本发明运用单光子计数技术来实现返回光子的检测，在实现增大系统测量范围的同时，降低对激光发射功率的要求，进一步减小系统能耗及尺寸，同时具备高灵敏度，高重复频率，高集成度，体积小，功耗低等优良特性；