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鬼成像技术 Ghost Imaging 课题组：李浩源 高宇 杨帆 目录 鬼成像未来 鬼成像发展 鬼成像概念 鬼成像应用 鬼成像概念 1.1鬼成像概述 1.2光子纠缠理论 1.3鬼成像图示 关联成像 鬼成像是近年来引起广泛研究的一种成像技术。在鬼成像中， 光源被分成两束，一束光照在物体上，并通过一个没有空间分辨能力的桶探测器接收透过物体的总光强，另一束光直接被一个具有空间分辨能力的探测器探测，将两个探测器的信号进行二阶关联运算即可得到物体的像。 1.1鬼成像概述 鬼成像技术就是让一台高分辨率照相机为一个它本身并不能看到的物体成像。?它使用两个传感器：一个对着一个光源，另一个对着这一物体。这两个传感器对着不同方向。 1.2光子纠缠理论 光子纠缠理论认为，两粒来自同一光束的光子, 若两粒光子分开来，发生在其中一粒光子上的事情, 在另一粒光子上都能反映出来。 测量装置如图1所示。从光源发出的光被分束器分成两部分：一部分经过参考系统，另一部分经过信号系统。光场强度关联测量由两个系统输出平面上的探测器分别记录强度，输入关联器作乘法运算，再对乘积进行多次平均后得到强度关联分布。 1.3鬼成像图示 鬼成像图示 鬼成像发展 2.1纠缠光源阶段 2.2经典激光实验 2.3热光源阶段 上世纪80年代，前苏联学者Klyshko根据自发参量下转换光子对的纠缠行为，提出了“鬼”成像方案。 1995年，美国马里兰大学的史砚华小组利用自发参量下转换(SPDC)过程产生的纠缠光子对，结合符合测量技术，实现了一种关联成像和干涉现象，即所谓的“鬼 ”成像和“鬼”干涉。 2001年，波斯顿大学的一个小组率先发表评论：“纠缠是产生量子成像的重要前提条件，经典光不能模拟这种现象”。 2.1纠缠光源阶段 实验装置如图10所示 ，He-Ne激光通过一个斩波器，被一个随机旋转的反射镜反射，再经光学分束器分成两路。反射光束经过一透镜和物体后被一探测器收集，透射光束经过一透镜后被CCD记录。实验中的物体由两个字母UR组成。关联测量得到的该物体的像如图10中的插图所示。 2.2经典激光实验 经典激光实验 2002年经典光源的鬼成像就被罗切斯特大学的Bennink实现了，他们使用的是脉冲激光。 2004年，意大利的Lugiato小组率先从理论上提出了热光源的鬼成像方案。 2005年，史砚华小组完成第一个热光鬼成像实验，他们使用的是激光入射毛玻璃产生的赝热光。同年，中科院物理所的吴令安小组利用铷灯首次实现了真热光源的鬼成像。 2.3热光源阶段 此处应有掌声 鬼成像应用 3.1应用前景 3.2应用领域 3.3应用实例 鬼成像是一种利用光场的二阶相干性实现成像的技术。不同于传统成像，热光鬼成像的光路中不需要成像透镜，并且具有穿透云雾和湍流干扰的能力，这些使鬼成像具有了广阔的应用前景。 3.1应用前景 医疗 军事 3.2应用领域 探测 搜救 当对下方无法准确观测时，鬼成像技术能够帮助直升机判断投弹目标。 3.3应用实例 军事 当在硝烟弥漫的战场上，鬼成像技术能够帮助军人分清敌我。 3.3应用实例 军事 鬼成像能避免云雾和烟等使常规成像技术无能为力的气象条件的干扰，从而获得更清晰的图像。 3.3应用实例 探测 鬼成像技术应用到医疗上，也可使我国医疗水平向前迈出坚实的一步。 3.3应用实例 医疗 在搜救行动中，也能利用到鬼成像技术。即可以采用非相干X射线源，来实现具有纳米分辨率的衍射成像?。 3.3应用实例 搜救 鬼成像未来 4.1面临的难点 4.2未来发展方向 4.3应用实例 基于鬼成像的成像特点，使得鬼成像的成像速度与成像质量远不如传统成像。 4.1面临的难点 由于热光源更易获得，并且数据处理更加简单快速，热光鬼成像更加适合于在实际应用中使用。然而，热光鬼成像的一个关键缺点在于成像质量较差。 4.1面临的难点 4.2未来发展方向 各研究小组已经提出多种提高热光鬼成像对比度的方法，其中最受关注的一种方法是高阶鬼成像。 一些文献发现在相同光子数量的前提下，热光鬼成像的信噪比同样会低于纠缠光的情况。如何提高成像信噪比也是促进热光鬼成像实际应用的重要任务。 4.2未来发展方向 最近有小组发现，通过挑选强度涨落较大的采样可以提高热光鬼成像的成像质量。该小组利用数值模拟验证了通过适当调节探测结果能有效提高成像对比度。同时不会影响信噪比。 4.2未来发展方向 总结 鬼成像技术是一种以双光子纠缠理论为基础而发展的新兴成像技术，它将光源分为两束，一束探测物体后被接收，另一束直接被接收，再将两个接收器上的数据进行二阶关联运算后得到物体的像。 由于它的双