關聯(lián)成像技術及其應用

關聯(lián)成像技術及其應用一、經(jīng)典成像經(jīng)典成像最初被看為一種幾何光學成像，它是先于光的電磁波理論發(fā)展起來的。物平面和像平面的點對點的成像方式可以用幾何光學的理論解釋，即光源可以看作是由許多束光線組成的，經(jīng)典成像是這些光線經(jīng)過不同路徑傳播相干疊加的結果。經(jīng)典成像是對物體的一階光強分布測量，探測器需要對準成像物體，它的成像受瑞利衍射極限的限制和周圍環(huán)境的影響，假如在云霧遮蔽的天氣我們使用傳統(tǒng)的探測器則很難獲取物體的圖像，因此，經(jīng)典成像的種種弊端催生一種新的成像方式的誕生，以彌補其經(jīng)典成像的不足。二、鬼成像鬼成像的研究背景：20世紀以來，量子力學

如雨后春筍般蓬勃發(fā)展起來，隨著研究的深入，量子計算，量子通信，量子密碼術，量子隱形傳態(tài)，量子成像等分支領域開始出現(xiàn)，其中的量子成像以關聯(lián)成像為代表，它是一種不同于經(jīng)典成像的新型的成像方式。相比于傳統(tǒng)的經(jīng)典成像是基于光場的強度分布的測量，關聯(lián)成像是基于光場強度的關聯(lián)測量，其奇特之處在于成像的“非定域性”，即如果把物體放在一個光路上，通過符合測量，可以使物體的像呈現(xiàn)在另一個光路上。而在經(jīng)典成像中，物體和它的像只能出現(xiàn)在同一個光路中。激光光斑直徑為2mm，波長為351.1nm的氬離子激光器泵浦II型的BBO晶體，產(chǎn)生一對正交偏振

的光子對，光子對從晶體出射是共線的，并且滿足，波長都是702.2nm，稱為信號光和閑置光，經(jīng)過偏振分束片后，光路分為兩路，其中信號光經(jīng)過透鏡照射到物體上，被探測器收集（位于焦距為25mm的透鏡焦點上，實現(xiàn)桶探測），閑置光經(jīng)過一段距離的自由傳播后被探測器進行空間逐點掃描探測，兩路探測器連接到符合線路經(jīng)過符合測量，通過記錄以閑置光光纖探頭位置為變量的符合計數(shù)率，最終獲得物體的圖像。盡管信號光和閑置光單路的符合計數(shù)率為常數(shù)，也就是說對任何單路光強度的測量均不能得到有關物體的信息，但是將兩路探測器連接到符合線路進行符合測量，得到了物體的空間分布信息。實驗模擬由于符合測量中的空間分辨部分是在沒有物體的參考光路中進行的，而對有物體的信號光路只執(zhí)行桶探測，這些性質難以由傳統(tǒng)的光學成像理論解釋，因此被稱為“鬼”成像。鬼成像是通過多光子的符合測量或光電流的關聯(lián)測量獲取物體圖像信息的新型成像方式。它不同于經(jīng)典成像。經(jīng)典成像是探測光場的一階關聯(lián)，利用探測器直接記錄光強和相位分布信息；鬼成像是對光場強度的二階關聯(lián)或者高階關聯(lián)進行測量，需要兩個或者多個探測器測量，對準物體的探測器不做空間分辨，實現(xiàn)分辨的探測器可以與物體分離，使得人們在兩個獨立空間傳遞其中一個空間物體的信息成為可能。優(yōu)點如果遇到惡劣環(huán)境，經(jīng)典成像的光場就會受到擾亂，探測器不能獲取物體的圖像，但是鬼成像，由于其對準物體光場的探測器不做空間分辨，因此即使遇到擾亂，經(jīng)過符合也能獲得物體的圖像