在量子信息技术的飞速发展过程中,量子成像应运而生。量子成像在分辨率、灵敏度和抗干扰等方面具有优势,引起人们极大的关注。随着研究的深入,量子成像从空间域拓展到时间域。时间域量子成像在时间信号测量和提取等方面具有潜在优势,为刻画时间信号提供了新的思路,本文主要研究利用时间域量子成像方法获取时间信号的不同信息。本文的主要工作如下:1.总结归纳了时间域量子成像的理论基础,包括波动光学和量子光学部分。在波动光学部分,主要介绍了时空二象性,即光随空间的衍射和光随时间的色散在数学描述上是等价的,这是时域成像的缘由。详细地对比了时间域和空间域的传播方程及参数、透镜、自由传播的脉冲响应函数、成像关系和傅立叶变换。在量子光学部分,首先介绍了量子成像中常见的量子态及其在单模和多模情况下的表示和性质,然后介绍了光场的一阶和二阶关联函数,并对比了不同量子态的二阶相干性。2.时间域振幅量子成像。本文提出了时间域计算鬼成像方案,利用该方案可以获取时域信号的振幅信息。该方案可以在信号测量中减轻探测器的压力,实现慢探测器测量快速变化的时间信号。实验中利用带宽1k Hz的探测器恢复了带宽20MHz的光信号。利用峰值信噪比定量地对比了在不同探测器带宽情况下,直接测量、扫描测量和利用时间域计算鬼成像测量的结果,对比结果表明利用时间域计算鬼成像测量信号可以有效克服探测器带宽和噪声的影响。3.时间域傅立叶量子成像。本文提出了时间域计算傅立叶鬼成像方案,利用该方案可以获得输入光脉冲的傅立叶像,即光谱信息。相比传统的时间域光谱测量方法（色散傅立叶变换）,该方案可以在时间近场获得光谱信息,极大地缩短了色散光纤的长度,降低测量系统的光学损耗。在理论上分析了该方案的光谱分辨率、所需色散光纤长度和光谱测量范围。在数值模拟中证明了该方案的可行性,并验证了光谱分辨率的影响因素。最后给出了利用时间域计算傅立叶鬼成像测量单光子光谱的应用方案。4.时间域全息量子成像。基于Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉,本文提出了时间域全息成像方案,利用该方案可以同时获得时间域信号的振幅和相位信息。针对HOM干涉中常用的两种量子态——单光子态和相干态,在理论上证明了利用HOM干涉,即归一化符合计数值,可以同时获得量子态所携带的振幅和相位信息。证明过程中采用了广义坐标,说明该方法适用于空间、时间、频率等多个自由度。从理论上证明了该方法对相位噪声具有鲁棒性。实验上在光纤系统中恢复了加载在相干态上的振幅和相位信息。最后,利用一阶全息方法和二阶全息方法分别测量随时间变化的相位,发现一阶全息方法受到相位噪声的影响而二阶（HOM）全息方法可以有效克服相位噪声,通过对比实验证明了HOM二阶全息的鲁棒性。