热光关联成像中的分辨率研究

论文摘要

关联成像,又名符合成像或鬼成像,是一种起源于量子理论的全新成像理论,其所表现出来的奇特性质已经成为近年来量子光学领域研究前沿的热点问题之一。通常的关联成像是利用非相干光的空间关联而得以实现的成像方式,把两束关联的光分别输入不同的线性光学系统,称之为取样系统和参考系统,待成像物体放置在取样系统中,通过取样系统和参考系统的符合测量,物体的空间分布以非定域的形式再现在参考系统中,这种现象就是关联成像。最初,关联成像曾被认为是量子纠缠所特有的属性,人们认为量子纠缠是实现关联成像的必要条件。后来,这种观点在理论上和实验上都受到了挑战。进一步的研究表明,经典关联可以模仿量子纠缠的某些性质,而热光或准热光存在这种经典关联,因此可以用热光或准热光来实现关联成像。利用经典热光源实现关联成像,使得我们可以将关联成像更广泛地应用于其它领域,并为量子擦除、量子密码术、量子全息摄影术和无镜共轭成像等奠定下实验基础。本文计算了热光关联成像中的分辨率和噪声,获得了热光三阶关联成像分辨率的解析表达式,发现三阶关联成像的分辨率可以表示为调制函数和二阶关联函数中的分辨率的乘积,并且三阶关联成像的分辨率比二阶关联成像有了显著的提高。利用点扩展函数,分析了热光三阶关联成像中的分辨率,发现三阶关联成像中两个鬼像的分辨率可以相互调制。计算了热光关联成像中的噪声,证明了三阶关联成像中的噪声幅度与二阶关联成像的噪声幅度是相同的,并发现通过采用多次测量的方法,可以降低噪声,提高信噪比,改善鬼像的质量。本文共分为五章,各章的具体结构和章节安排如下:第一章简要介绍关联成像的发展状况以及一些重要成果。第二章概要介绍关联成像的基本知识,包括线性光学传递系统及其脉冲响应函数和经典热光源。第三章介绍热光的二阶以及三阶关联成像。第四章介绍热光的二阶和三阶关联成像中的分辨率以及由于热光经典随机涨落而引起的噪声。第五章对本文的工作进行了简要的总结,并对这一领域的发展前景做了展望。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 第二章 关联成像基本知识
• 2.1 线性光学系统
• 2.2 经典热光源
• 第三章 热光的关联成像
• 3.1 经典成像理论
• 3.2 热光的二阶关联成像
• 3.3 热光的三阶关联成像
• 3.4 本章小结
• 第四章 热光关联成像中的分辨率
• 4.1 热光二阶关联成像中的分辨率
• 4.2 热光三阶关联成像中的分辨率
• 4.3 热光关联成像中的噪声
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已完成的论文
• 致谢