Fotoninformation i avbildningstillämpningar

Den här rapporten sammanfattar en litteraturgenomgång som har gjorts för att studera metoder för förbättrad avbildning, och optisk mätteknik i allmänhet, som utnyttjar kvantoptik, singelfotonkänsliga detektorer och andra nya optiska metoder. Framförallt har metoder som kan användas för avbildning på avstånd större än 100 m studerats. Både passiva tekniker där naturligt förekommande fotoner mäts, och aktiva tekniker där systemet innehåller en lasersändare, har beaktats. Sant kvantoptiska effekter är svåra att utnyttja i laserradartillämpningar där avbildning ska ske på avstånd. De få fall som överhuvudtaget är teoretiskt möjliga kräver så komplicerade system att samma prestandaförbättring ofta kan fås på ett enklare sett i ett klassiskt system, till exempel genom ökad apertur. Det finns några undantag där kvantoptiska fenomen kan användas redan idag, till exempel kalibrering av radiometriska detektorer där intrasslade fotonpar är till verklig nytta. Singelfotonkänsliga detektorer, som kan beskrivas med klassisk fysik, är mer användbara. De kan till exempel utnyttjas för att ge ökad känslighet i passiv avbildning och därmed ge möjlighet att avbilda i våglängdsband och under ljusförhållanden där det tidigare inte gått att generera bilder, och kan på sikt kanske direkt hyperspektral avbildning utan filter genom fotonenergimätande detektorer. Enfotondetektorer är också användbara i aktiva system där tidskorrelerad enfotonräkning möjliggör högupplösande avståndsprofilering med hög dynamik. Det finns en rad nya laserradarkoncept som beskrivs med komplicerade termer, till exempel ghost imaging och sub-Rayleigh imaging. Flera är i grunden starkt kopplade till klassisk skannande laserradar och kan ses som varianter på det. Det finns scenarier där dessa ger förbättrad prestanda jämfört med ett klassiskt laserradarsystem. Banrörelsemängdsmoment är en relativt nyupptäckt egenskap hos fotonen som redan har fått tillämpningar inom till exempel astronomi, där det till exempel används för att släcka ut stjärnor när man letar efter exoplaneter. Liknande och nya tillämpningar i mer jordnära avbildningssystem är inte orimliga.