關(guān)聯(lián)成像的理論及應用研究.pdf

1、關(guān)聯(lián)成像作為一種嶄新的成像技術(shù)，近年來受到了人們的廣泛關(guān)注。關(guān)聯(lián)成像是一種利用光場的高階關(guān)聯(lián)進行成像的技術(shù)，其可由糾纏光源和空間分布統(tǒng)計無關(guān)光源實現(xiàn)。由于其成像方式的新穎性及其存在非局域性、高分辨率和抗大氣干擾等特性，其理論引起了人們的興趣。同時，由于其在實際中的潛在應用前景巨大，人們對其應用也進行了深入的研究。
　　本文主要對光場的高階關(guān)聯(lián)及其在關(guān)聯(lián)成像中的應用進行了研究。主要內(nèi)容包含關(guān)聯(lián)成像的理論及應用兩個方面：
　　理

2、論方面：
　　首先，研究了不同平均光子數(shù)水平下糾纏光源和空間分布統(tǒng)計無關(guān)光源在近場和遠場的二階空間關(guān)聯(lián)，對其物理圖像進行了分析，分析了探測模式和光子數(shù)統(tǒng)計對二階空間關(guān)聯(lián)的影響，并且得出糾纏光源和空間分布統(tǒng)計無關(guān)光源二階空間關(guān)聯(lián)的不同。
　　其次，提出了相位調(diào)制下不同光源產(chǎn)生不同類型高階關(guān)聯(lián)的方案，分析了不同相位調(diào)制方式對高階關(guān)聯(lián)類型的影響，發(fā)現(xiàn)利用不同相位調(diào)制方式可以實現(xiàn)不同糾纏態(tài)的高階關(guān)聯(lián)性質(zhì)，其中包括高階類GHZ和類W關(guān)

3、聯(lián)。
　　應用方面：
　　首先，定量研究了關(guān)聯(lián)成像中的一種成像方案：無透鏡傅里葉變換關(guān)聯(lián)成像的基本理論。發(fā)現(xiàn)無透鏡傅里葉變換關(guān)聯(lián)成像可以看作一相干成像方案，并且得出了其成像條件，并且進一步分析了影響無透鏡傅里葉變換關(guān)聯(lián)成像分辨率和對比度的因素。
　　其次，研究了可預置光源的關(guān)聯(lián)成像。首先，我們通過對相干光進行振幅和相位調(diào)制實現(xiàn)了亞瑞利成像，從而提高了光學系統(tǒng)的成像分辨率。其次，我們利用 Gerchberg-Saxton

4、(GS)迭代算法通過對相干光源相位進行調(diào)制得到了非負指數(shù)散斑，同時利用得到的非負指數(shù)分布散斑可以實現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像，并且分析了非負指數(shù)散斑對關(guān)聯(lián)成像質(zhì)量的影響。最后，為了在實驗上分析可預置光源的關(guān)聯(lián)成像，我們在實驗上實現(xiàn)了可預置光源關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)，從而促進了關(guān)聯(lián)成像技術(shù)在實際中的應用。
　　再次，通過對相干光進行振幅和相位調(diào)制實現(xiàn)了兩種亞波長干涉效應方案，從而提高了光學成像系統(tǒng)的分辨率。在第一種方案中，利用一單像素探測器即可實現(xiàn)亞波長干涉

5、效應方案，從而得到物體的亞波長干涉條紋，并且得到的亞波長干涉條紋可被反演得到物體的高分辨率像。在第二種方案中，我們借助高階關(guān)聯(lián)算法通過對相干光源進行相位調(diào)制可得到更高分辨率的干涉條紋。
　　最后，提出了一種利用糾纏實現(xiàn)圖像加密傳輸?shù)姆桨?。在本方案中，圖像傳遞過程包含兩種模式：安全驗證模式和信息模式。Alice和Bob可以通過比較安全驗證模式中測量結(jié)果的關(guān)聯(lián)性來發(fā)現(xiàn)竊密行為。只有當驗證沒有竊密行為后，Alice才會把信息模式中的測量