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热光源的鬼成像国内外研究现状

时间:2019-01-24 21:49来源:毕业论文
光学成像和干涉是基本的物理现象, 它反映了波的本性。通过不同方向的试验发现了很多不同的光学现象。十九世纪80年代,在通过非线性晶体的参量的自主运作下转换产生了纠缠光源实

光学成像和干涉是基本的物理现象, 它反映了波的本性。通过不同方向的试验发现了很多不同的光学现象。十九世纪80年代,在通过非线性晶体的参量的自主运作下转换产生了纠缠光源实现鬼成像之后,该实验现象在社会各界广泛产生了很多的反响,初期人们认为鬼成像仅仅是一种量子效应。但随着深入的研究,在实验中选择非相干的热光场作为光源时,强度的关联在达到一定程度时也出现了鬼成像,这一现象引发了人们对于量子纠缠和经典关联的激烈讨论以及非常强烈的兴趣。33017
    1995年,Yanhua Shih 等人通过自发参量下转换得到的纠缠光子对,实现了一种前所未有的成像实验——鬼成像(ghost imaging)。实验中将产生的光照射向两个方向,在其中一个光路中放置用来成像的物体,发现在单个光路中有强度分布的情况下不能得到这个物体的像,但是通过记录两道光路的符合计数(coincidence measurement)在另一条光路中却观察到了清晰的物体的像。鬼成像实验让人意想不到的地方在于,虽然单一光道(信号光或闲置光路)因为波矢的随机分布消除了成像物体以及双缝的空间分布信息,不过通过后期的处理,可以把它们的分布信息寻找出来。
2001年, Ayman F. Abouraddy等人的理论总结出 ,量子纠缠是双光子关联成像的硬性要求,任何经典统计关联的双光子,不管关联强度大小,都不会产生关联像。不过到底是不是量子纠缠引起的“鬼”成像,经典关联的光是否绝对无法完成关联成像实验,这样的问题引导人们做出了更多的探索。论文网
2002年,Rochester大学的Bennink 等人巧妙的放置了一个随机旋转的反射镜反射激光,获取了和量子符合成像相近的结果。对于经典光源如何实现“鬼成像”,文献并没有做出明确的理论解释,不过这个工作却引起了很大的关注。Bennink 等人的模拟实验和以往出现的定域实在论的两粒子纠缠模型十分接近,两个实验所包含的物理理论原理有很大的区别,双光子的振幅几率和振幅的相关叠加是不可能在经典领域内实现的。但是通过理论提出运用宏观的多光子探测也可以产生“鬼成像”。与此同时,曹德忠和汪凯戈在研究高增益的Ⅰ型下转换晶体的亚波长效应时,找到了两类亚波长干涉。从非线性晶体发出的下转换光照亮双缝,由分光镜转为两束投射到两个探测平面上,光场在探测平面的联合强度关联项中,除了存在纠缠光亚波长干涉的二阶关联项,还有一个与纠缠光类似的新的关联项,其后的研究表明这是经典热光的关联效应。
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2004 年Bennink 等人又通过经典相关光得到了物体的衍射图,在实验中运用不同的实验装置(改变成像物体的位置,甚至棱镜设备)。到底在经典相关光鬼成像和鬼干涉实验中,光的哪一项属性才是实现这个实验的必要条件呢?讨论中曾有观点觉得只有在纠缠光的作用下才能真正同步做到近场和远场的空间关联(位置和动量都关联的光子),但是在测不准原理的影响下,当时不存在任何经典光可以完成这项实验。2004年的实验中,明确表明了参量下转换之后出现的纠缠光子对所形成的电子顺磁共振态实现了动量和位置的关联,这种动量和位置纠缠是任何经典光(非纠缠光)的关联性所无法实现的。通过对这些结果的研究与比较,可以认为理想的纠缠光源具有的关联性——在位置和动量都要存在相关性,在这种情况下,它可以在任意的像平面上获取高质量的符合像,然而经典光并不能实现这一要求。同时很多资料还比较了纠缠光鬼成像实验方案,觉得它可以获取比任何经典关联光束更高质量的关联像。但是很快,理论上提出设想,替换成热光可以同时达到远场和近场的鬼成像,经典的非相干光除了可见度比较低以外,可以近似的体现出量子成像全部的相关特性,资料进一步讨论了热光关联成像的高斯透镜成像公式。上海光机所的程静、韩申生从理论上分析了利用高斯随机分布光源做关联成像,并构想出了X射线作为光源的实验计划。2004 年底,吴令安等人用类热光作为光源完成了关联成像的实验,成功做到了真正热光的符合成像实验。 热光源的鬼成像国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190124/29858.html
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