量子光谱成像技术及其在对地观测中的应用前景

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1、航天返回与遥感第32卷第5期SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2011年10月量子光谱成像技术及其在对地观测中的应用前景唐晓燕·高昆倪国强(1北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室，微光夜视技术国防科技重点实验室，北京100081)(2南阳理工学院电子与电气工程系，南阳473004)摘要综述了量子光谱成像技术的发展概况，简述了量子光谱成像原理的理论，详细介绍了纠缠双光子源的鬼成像，亚波长干涉以及热光的无透镜成像和热光的非定域双缝干涉实验及其原理。最后对量子光谱成像技术在未来的军用和民用对地观测的应

2、用方面做出了展望。关键词鬼像亚波长干涉双光子纠缠热光关联对地观测Hanbury—Brown和Twiss实验中图分类号：0431．2文献标识码：A文章编号：1009—8518(2011)05—0080—09QuantumSpectralImagingTechnologyandItsProspectinEarthObservationApplicationTangXiaoyan。GaoKunNiGuoqiang(1KeyLaboratoryofPhotoelectronicImagingTechnologyandSystem，Minist

3、ryofEducationofChina，BeijingInstituteofTechnology，NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonLowLightLevelNightVision，Bering100081，China)(2DepartmentofElectronicandElectricalEngineering，NanyangInstituteofTechnology，Nanyang473004，China)AbstractThedevelopmentofquantumsp

4、ectralimagingtechnologyissummarizedatfirst．Itsfundamentaltheoryisintroducedbriefly．Therelativephenomenaandexperimentsareillustratedsuchastwo-photonentan—glementghostimaging，sub-wavelengthinterference，near-fieldlenslessghostimagingandnonlocaldouble-slitinterferencewithth

5、ermallight．Thefuturedevelopmentofquantumspectralimagingtechnologyanditsfutureap—plicationareprospectedinboththemilitaryandthecivilearthobservationfields．KeywordsGhostimageSub—wavelengthinterferenceTwo-photonentanglementCorrelationofthermallightEarthobservationHanbury——B

6、rownandTwissexperiment1引言随着军事侦察和对地观测的发展，对光谱成像技术的要求越来越高。量子光谱成像的波谱波段划分级别可细化至lO-lO_10m，光谱分辨率达l0～～lO"nm，另外光谱成像在时间分辨率、辐射分辨率、空间分辨率和仪器灵敏度等方面的指标都会有25倍大幅度的提高，这使在更深层次上分析研究物质的波谱特性和波谱特征的可能性和对各种物质识别精度的现实性得到进一步增强。对光谱成像技术的研究会给信息探测与获取提供一种新的手段。所以，开展量子光谱成像理论与技术的研究，在提高综合探测和信息获取能力方面收稿日期：20

7、11-04—20基金项目：国防科技重点实验室基金(J20110502)、航空基金(20100112002)资助。第5期唐晓燕等：量子光谱成像技术及其在对地观测中的应用前景81有重要意义。2国内外研究现状1995年，美国马里兰大学史砚华小组首次在实验上实现了双光子纠缠源的“鬼”成像f11。1999年巴西Fonseca等人利用自发参量下转换产生的双光子态作光源，观察到了双缝的亚波长干涉效应。两年后，史砚华小组也报道了类似的实验结果回。鬼像以及鬼干涉实验的研究带动了量子成像的发展。2O00年，Boto等人从理论上分析了Ⅳ个纠缠光子系统的性质

8、，提出利用Ⅳ个光子纠缠系统来做Ⅳ个光子符合探测的量子刻录(quantumlithography)方案。该方案可以在不改变光波波长的情况下，把光学系统的瑞利衍射分辨极限提高Ⅳ倍。2O04年，Bennink小组用经典光源证明