关联成像国内外研究现状
时间:2018-04-23 22:51 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 关联成像( correlated imaging) 又称双光子成像( two-photon imaging ) 或“鬼”成像( ghost imaging) ,是一种利用双光子符合探测恢复待测物体空间信息的一种新型成像技术。最近因为它独特的非局域性质以及能够突破衍射极限等特性受到人们的关注。不但如此，许多牵扯到它物理本质的问题同样激发了众人的争辩和讨论。21687 1995 年，Yanhua Shih 等人利用自发参量下转换得到的纠缠光子对完成了一种奇特的成像实验——鬼成像（ghost imaging）[1]。实验里将光源发出的光束分成两条光路，待成像的物体放置在其中一条光路中，在这条光路中测量单光路的强度分布并不能获得待测物体的像，于是通过记录两条光路的符合计数在另一条光路得到了物体的清晰成像。鬼成像实验的独有特点是，虽然单条光路（信号光）由于波矢的随机分布消除了成像物体的空间分布信息，但根据统计光学的原理，能够提取出物体的空间分布信息。 2001年, Ayman F. Abouraddy等人研究表明 ,量子纠缠是双光子关联成像的必备条件。双光子只要是符合经典的统计关联,不管其关联性有多么密切,均不能得到关联的像[2]。然而量子纠缠是不是真的能引发“鬼成像”这个效应,关联成像实验是不是确实不能由经典关联的光完成等等。这一类问题激发起人们的探讨。论文网 2002 年，Rochester大学的Bennink 等人巧妙利用一个随机旋转的反射镜反射激光，得到了和量子符合成像类似的结果[3]。Bennink 等人的模拟实验和历史上定域实在论的两粒子纠缠模型十分接近，两个实验背后的物理理论支持有很大的不同，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模拟的。但是根据理论提出采用宏观的多光子探测也可以实现“鬼成像”。同期，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，发现了两类亚波长干涉。从非线性晶体发出的下转换光照亮双缝，由分光镜分成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，其后的研究发现这是经典热光的关联效应。 2004 年Bennink 等人又通过经典相关光重现了物体的衍射图，在实验中改变了实验装置。到底在经典相关光鬼成像和鬼干涉实验中，光的什么特性是实现这个实验的必要条件，讨论中一度认为只有纠缠光才能完全同时做到近场和远场的空间关联，由于测不准原理，没有任何经典光可以做到这点。2004 年的实验中，明确指出了参量下转换产生的纠缠光子对所形成的EPR 态实现了动量和位置的关联，这种动量和位置纠缠性质是任何经典光（非纠缠光）的关联性所不能达到的[4]。在这些结果的基础上，可以认为理想的纠缠光源具有的关联性——在位置和动量同时存在相关性，这种特性使它可以在任意的像平面上得到高质量的符合像，然而经典光并不具备这样的性质。但是很快，理论上提出用热光可以实现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，可以模拟量子成像所有的相关特性。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[5]，并提出X - R a y 光源的实现方案。2004 年底，吴令安等人用类热光作为光源实现了关联成像的实验，完成了真正热光的符合成像实验。 传统的光学观察是对光场强度的分布进行测量，关联光学则是对光场强度的关联性进行测量。目前围绕着热光的二阶关联成像效应是一种只可以用量子理论描述的量子效应,还是量子和经典的理论都可以解释的经典效应的争论仍在继续,仍旧没有得出比较统一的说法。 (责任编辑：qin) |