一种超灵敏天文望远镜及其天文图像获取方法

摘要

本发明涉及一种超灵敏天文望远镜，包括天文望远镜镜头、空间光调制器、会聚收光部件、单光子点探测器、计数器、数据包存储器、随机数发生器、控制模块及压缩感知模块；光信号由天文望远镜镜头收集，成像到空间光调制器上；空间光调制器对天文图像进行随机调制，将不同位置的光反射到会聚收光部件；会聚收光部件收集的光信号形成待测极弱光，传输到单光子点探测器；随机数发生器控制空间光调制器对光信号的随机调制；单光子点探测器探测待测极弱光中的单光子，将单光子信号转换成电信号后输出；计数器记录单光子数目的电脉冲个数；控制模块对整个超灵敏天文望远镜进行控制协调；压缩感知模块利用单光子数目、随机矩阵、稀疏基实现天文图像重建。

主权项

一种超灵敏天文望远镜，其特征在于，包括光学单元(I)和电学单元(II)；其中，光学单元(I)至少包括天文望远镜镜头(1)、空间光调制器(2)、会聚收光部件(3)；电学单元(II)包括单光子点探测器(5)、计数器(6)、数据包存储器(7)、随机数发生器(8)、控制模块(9)以及压缩感知模块(10)；从天体传播而来的处在单光子水平的光信号由所述天文望远镜镜头(1)收集，并成像到所述空间光调制器(2)上；所述空间光调制器(2)对成像在其表面的天文图像进行随机调制，以随机概率将图像上不同位置的光反射到所述会聚收光部件(3)方向；所述会聚收光部件(3)所收集的光信号形成待测极弱光，所述待测极弱光传输到所述电学单元(II)中的单光子点探测器(5)；所述随机数发生器(8)产生随机数用于控制所述空间光调制器(2)，所述空间光调制器(2)根据该随机数实现对光信号的随机调制；所述单光子点探测器(5)探测待测极弱光中的单光子，将采集到的单光子信号转换成脉冲形式的电信号后输出；所述计数器(6)记录所述单光子点探测器(5)发出的代表单光子数目的电脉冲个数；所述控制模块(9)对整个超灵敏天文望远镜进行控制协调，包括对各部件的工作控制和同步脉冲触发信号发射，确保所述计数器(6)和所述空间光调制器(2)同步工作；所述计数器(6)所记录的单光子的数目和所述随机数发生器(8)生成的随机矩阵全部存入所述数据包存储器(7)中；所述压缩感知模块(10)利用所述数据包存储器(7)中的单光子数目以及对应的随机矩阵，并选取稀疏基实现天文图像重建，得到极弱光水平的天文图像。