经典高斯态光的反射鬼成像研究.pdfVIP

摘要 第 1 页 摘要 鬼成像，又称符合成像或关联成像，是量子力学与光学成像相结合的一门交 叉学科。传统意义上的鬼成像是利用光场的空间关联实现成像的一种新型成像方 式。光源发出的一束光经过一个分束器被分成两束光，其中的一束光照射到待成 像的物体上，然后由一个桶探测器接收，另一束光直接由一个具有空间分辨率的 探测器接收，然后关联两个探测器的光电流从而输出鬼成像。 本文使用量子理论和高斯态来描述经典光源的光场，系统地研究了以下几个 问题： 1、非相敏光源和经典关联相敏光源的反射鬼成像及这两种经典光源反射鬼 成像的异同。我们发现，非相敏光和经典关联相敏光的反射鬼成像都可以表示为 两个探测场的非相敏互关联或者相敏互关联再加上一个背景项；在近场条件下， 这两种经典光源的反射鬼成像的成像表达式极其类似，同时它们拥有相同的视场 和成像分辨率；在远场条件下它们的成像表达式、视场和成像分辨率也相似，不 同之处在于远场条件下的经典关联相敏光的反射鬼成像的像与非相敏光反射鬼 成像的像是颠倒的。 2、比较了每一种光源反射鬼成像在不同条件下的差异及在相同条件下反射 鬼成像与透射鬼成像的异同。我们发现，远场条件下的非相敏光源的反射鬼成像 的视场比近场条件下的反射鬼成像的视场大，但是其分辨率却低于后者；经典关 联相敏光的反射鬼成像也有相同的性质；反射鬼成像与透射鬼成像在相同条件下 的一些性质也类似，例如视场和成像分辨率等。 3、非相敏光源和经典关联相敏光源的反射鬼成像的信噪比。研究结果显示 这两种经典光源的反射鬼成像的信噪比也非常类似，原因在于这两种经典光源的 反射鬼成像的成像表达式只存在一个常量的差异，它不能对鬼成像的信噪比产生 实质性的影响。同时鉴于半经典理论在计算鬼成像的信噪比上具有一定的借鉴意 义，我们在本文的附录中给出了使用半经典理论计算反射鬼成像信噪比的具体过 程。 关键词：鬼成像；反射物体；量子理论；高斯态 摘要 第 2 页 Abstract Ghost imaging, which is also named coincidence imaging or correlated imaging, is a interdisciplinary of quantum mechanics and optical imaging. The ghost imaging is a new imaging modality by correlated the light field in the tradition. A light beam from a source divided into two beams by a beam splitter. The one beam does not interact with the object of interest, after free-space propagation its transverse power distribution is measured using a high-spatial-resolution detector. The other beam interacts with the object after free-propagation and is then measured by a bucket detector. Cross correlating the photocurrents from the two detectors yields the ghost image. In this paper, we use quantum theory and Gauss