分立熱光源的聚束效應及其應用.pdf

1、從二十世紀五十年代中期開始，英國科學家Hanbury Brown和Twiss第一次報道了關(guān)于熱光場的光學二階干涉效應以后，光學高階干涉效應逐漸地引起了物理學界的廣泛興趣。而后這一新穎的光學干涉效應便以這兩位科學家的名字命名為HBT效應即熱光的聚束效應。正是熱光聚束效應與傳統(tǒng)光學干涉理論的不相容性，促使物理學家們爭相解釋其背后的原因。在1963年，Glauber教授提出了‘光子相干的量子理論’，成功地解釋了實驗上出現(xiàn)的一階、二階、高階等干

2、涉效應，并且在經(jīng)歷40多年的實踐檢驗后于2005年獲得諾貝爾物理學獎。因此Glauber的光子相干理論就成為了目前最為流行的量子光學基本理論。事實上，HBT效應出現(xiàn)后，起初提出的各種解釋都不同程度地引起了質(zhì)疑，并沒有一個能夠完全令人信服而被廣泛接受的答案。雖然存在一些爭議，但這并不妨礙光子相干理論的后續(xù)發(fā)展與實踐應用。一方面，在探測光場特性的時候，高階干涉效應得到的測量結(jié)果能反應出光場本身的特性，因此可以區(qū)別經(jīng)典光源還是量子光源。如反聚

3、束效應是對單光子源監(jiān)測的一種有力手段。另一方面，不同光場、不同裝置下的高階效應可以實現(xiàn)很多實踐應用，如鬼成像、鬼干涉，量子通信等。
　　通過對HBT效應的理論與實驗研究，我們認識到了熱光聚束峰的出現(xiàn)可以看作是光源面內(nèi)任意兩點之間形成的二階干涉效應的疊加。在遠場探測面處可以通過符合計數(shù)測量得到聚束峰。這個認識促使我們考慮設(shè)計獨特分布的熱光源，能夠在探測面處獲得周期性的聚束峰。首先，我們模擬了一維分立熱光源，并且通過理論計算發(fā)現(xiàn)，在遠

4、場處的探測面上能夠得到周期性的聚束峰。為了在實驗上實現(xiàn)這一設(shè)想，我們借助相位型空間光調(diào)制器 phase-SLM設(shè)計出一維分立的熱光源，并在其遠場觀測面處測量得到了周期性的聚束峰。這一實驗結(jié)果表明，獨特設(shè)計的分立熱光源能夠在遠場探測面處形成周期性HBT效應。另外，通過實驗驗證，在一維分立熱光源中引入缺陷后聚束峰發(fā)生劈裂；二維分立熱光源中同樣也能夠產(chǎn)生二維周期性HBT效應。
　　鬼成像作為HBT效應最直接的應用之一往往需要兩臂共同使用

5、，再進行符合測量，從而得到物像。我們發(fā)現(xiàn)，上述提到的周期性聚束效應能夠?qū)⒐硐裱b置從雙臂簡化為單臂。借助實驗，這一設(shè)想得到了證實。我們首先通過phase-SLM設(shè)計出二維分立熱光源，然后通過具有空間分辨能力的探測器同時充當點探測器和桶探測器進行符合測量，最終得到物像。
　　概括起來，我們設(shè)計了分立熱光源?；谶@種獨特的光源，我們在一維、二維情形下均觀測到了周期性的聚束效應。這一周期性聚束效應能夠用來簡化熱光鬼像裝置，用單臂裝置取代了