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)域研究前沿的熱點問題之一．最初，關(guān)聯(lián)成像曾被認為是量子糾纏所特有的屬性，人們認為量子糾纏是實現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像的必要條件，后來，這種觀點在理論上和實驗上都受到了挑戰(zhàn)，進一步的研究表明，經(jīng)典關(guān)聯(lián)可以模擬量子糾纏的某些性質(zhì)，而熱光或準熱光存在這種經(jīng)典關(guān)聯(lián)，因此可以用熱光或準熱光來實現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像．利用經(jīng)典熱光源實現(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)和無鏡共軛成像等奠定下實驗基礎(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，并計算了關(guān)聯(lián)函數(shù)．在我們的方案中，成像系統(tǒng)由N個線性光學(xué)系統(tǒng)組成：一個取樣系統(tǒng)和N-1個參考系統(tǒng)．待成像物體和一個收集透鏡以及一個收集探測器位于取樣系統(tǒng)中，而N-1個參考系統(tǒng)中各包含一個成像透鏡和一個掃描探測器。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，分別進入N個線性光學(xué)系統(tǒng)中，探測器把接收到的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，并送到符合電路進行符合測量。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以非定域的形式再現(xiàn)在參考系統(tǒng)中。也就是說，實現(xiàn)了同一物體在N-1個不同空間位置呈現(xiàn)鬼像，我們的方案是一個多鬼像協(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。同時，對于更好的理解關(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)都會影響成像的可見度，而且可見度隨著關(guān)聯(lián)階