[发明专利]基于DMD微镜阵列的单光子偏振态量子成像系统

说明书

本发明涉及一种基于DMD微镜阵列的单光子偏振态量子成像系统，其特征在于，包括：激光发射装置、单光子制备系统、DMD控制成像装置以及EMCCD成像接收系统；所述激光发射装置为半导体激光器，用于发射激光光束；所述单光子制备系统，用于将所述激光发射装置发射的激光转化为不同偏振态的单光子脉冲；所述DMD控制成像装置，对不同偏振态的单光子脉冲进行直接作用，反射至EMCCD成像接收系统；所述EMCCD成像接收系统，对不同偏振态的单光子分别成像，并统计分析所检测的光子信息，也得到图像测量错误率与成像可靠性。本发明系统结构简单、便于操作、测量精确、可行性强、易于实用化。

技术领域

本发明涉及单光子成像技术领域，尤其是涉及一种基于DMD微镜阵列的单光子偏振态量子成像系统。

背景技术

单光子成像具有广阔的应用前景。然而，目前的实验测量和理论分析表明，单光子成像还存在应用方面的问题。单光子在传递的过程中会受到影响或损失，所以无论单光子的产生、调制还是单光子的接收、检测等处理都需要进行改进。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种基于DMD微镜阵列的单光子偏振态量子成像系统，其系统结构简单、便于操作、测量精确、可行性强、易于实用化。

一种基于DMD微镜阵列的单光子偏振态量子成像系统，包括：激光发射装置、单光子制备系统、DMD控制成像装置以及EMCCD成像接收系统；

所述激光发射装置为半导体激光器，用于发射激光光束；

所述单光子制备系统，用于将所述激光发射装置发射的激光转化为不同偏振态的单光子脉冲；

所述DMD控制成像装置，对不同偏振态的单光子脉冲进行直接作用，反射至EMCCD成像接收系统；

所述EMCCD成像接收系统，对不同偏振态的单光子分别成像，并统计分析所检测的光子信息，得到图像测量错误率与成像可靠性。

所述激光发射装置，通过激励方式，利用半导体物质在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，将光的辐射放大，以输出激光。

所述单光子制备系统包括：空间滤波器、若干中性密度滤波片以及半波片；

所述空间滤波器，用于对所述激光发射装置发射的激光进行空间滤波；

所述若干中性密度滤波片，用于对激光进行多级衰减；

所述半波片，用于控制切换光子的偏振状态。

所述单光子制备系统，用于将激光制备为四个不同偏振态的单光子脉冲，包括水平、数值、对角线以及反对角线四种偏振态。

所述DMD控制成像装置包括DMD微镜阵列，根据输入的命令快速呈现图形，对不同偏振态的单光子脉冲进行反射。

所述EMCCD成像接收系统包括干涉滤波器、半波片、偏振分束器和电子倍增CCD。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

(1)本发明中基于微镜阵列的单光子偏振态成像的方法，根据半导体激光器可以做高速调制、功率可以方便调制等特点，增强光子出射几率，提高光效，可以提高单光子成像的精度；并且半导体激光器价格低廉，体积小，对于当前器件小型化的时代，具有广阔的应用前景和科研价值。

(2)本发明的DMD微镜阵列可以通过人为地输入命令反射出各种图形，可以快速呈现多种图形，方便快捷、易于操作。

(3)本发明中使用的EMCCD，灵敏度高，拥有毫秒级别的时间分辨，可以对单光子实施快速动态探测，大大提高单光子成像的精度，弥补单光子在普通环境下传递的干扰。

附图说明