熱光的高階關(guān)聯(lián)成像及其可見度研究.pdf

1、關(guān)聯(lián)成像，又名符合成像或鬼成像，是一種起源于量子理論的全新成像理論，其所表現(xiàn)出來的奇特性質(zhì)已經(jīng)成為近年來量子光學(xué)領(lǐng)域研究前沿的熱點(diǎn)問題之一．最初，關(guān)聯(lián)成像曾被認(rèn)為是量子糾纏所特有的屬性，人們認(rèn)為量子糾纏是實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像的必要條件，后來，這種觀點(diǎn)在理論上和實(shí)驗(yàn)上都受到了挑戰(zhàn)，進(jìn)一步的研究表明，經(jīng)典關(guān)聯(lián)可以模擬量子糾纏的某些性質(zhì)，而熱光或準(zhǔn)熱光存在這種經(jīng)典關(guān)聯(lián)，因此可以用熱光或準(zhǔn)熱光來實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像．利用經(jīng)典熱光源實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像，使得我們可以將關(guān)

2、聯(lián)成像更廣泛地應(yīng)用于其它領(lǐng)域，并為量子擦除、量子密碼術(shù)、量子全息攝影術(shù)和無(wú)鏡共軛成像等奠定下實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 本文提出了一種任意階的熱光關(guān)聯(lián)成像理論方案，推導(dǎo)了其成像的高斯薄透鏡方程，并計(jì)算了關(guān)聯(lián)函數(shù)．在我們的方案中，成像系統(tǒng)由N個(gè)線性光學(xué)系統(tǒng)組成：一個(gè)取樣系統(tǒng)和N-1個(gè)參考系統(tǒng)．待成像物體和一個(gè)收集透鏡以及一個(gè)收集探測(cè)器位于取樣系統(tǒng)中，而N-1個(gè)參考系統(tǒng)中各包含一個(gè)成像透鏡和一個(gè)掃描探測(cè)器。從熱光源射出的光線經(jīng)過分束器組合分成N束經(jīng)

3、典關(guān)聯(lián)的熱光，分別進(jìn)入N個(gè)線性光學(xué)系統(tǒng)中，探測(cè)器把接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并送到符合電路進(jìn)行符合測(cè)量。從關(guān)聯(lián)函數(shù)可以看出，在滿足高斯薄透鏡方程的條件下，物體的空間分布就會(huì)以非定域的形式再現(xiàn)在參考系統(tǒng)中。也就是說，實(shí)現(xiàn)了同一物體在N-1個(gè)不同空間位置呈現(xiàn)鬼像，我們的方案是一個(gè)多鬼像協(xié)議，它的提出為多端口信息處理技術(shù)的發(fā)展揭開了新的一頁(yè)。同時(shí)，對(duì)于更好的理解關(guān)聯(lián)成像的物理本質(zhì)具有重要意義，也揭示了高階相干或者高階關(guān)聯(lián)的一種新的可觀測(cè)物理

4、效應(yīng)。 本文還研究了熱光四階關(guān)聯(lián)成像的幾何光學(xué)，討論了實(shí)鬼像與虛鬼像出現(xiàn)的八種不同情況，并根據(jù)熱光源在成像中所起的作用，畫出了幾何光路圖． 此外，本文還研究了熱光關(guān)聯(lián)成像中的成像質(zhì)量問題，根據(jù)成像過程中的關(guān)聯(lián)函數(shù)，我們得到了高階關(guān)聯(lián)成像中可見度的定義，并引入了二階以及高關(guān)聯(lián)成像可見度的表達(dá)式，分別得到其可見度的理論上限值。結(jié)果表明光源的空間頻率帶寬、物體的透明區(qū)域大小和關(guān)聯(lián)的階數(shù)都會(huì)影響成像的可見度，而且可見度隨著關(guān)聯(lián)階