关联成像的理论与实验研究

论文摘要

关联成像是近年来受到广泛关注的研究课题。最初的纠缠双光子“鬼”成像被认为是非局域的量子现象,量子纠缠也被认为是关联成像的必备条件。然而近几年热光关联成像方案的提出和实验验证使得纠缠光源不再必需,这就为关联成像提供了更为广阔的研究空间,与此同时也引起了热光关联成像的量子与经典之争。本文主要围绕关联成像的物理本质做了相应的理论和实验研究,内容包括:1.综述了关联成像的研究历史和阐述了相应基本概念,对比分析了关联成像与传统成像的异同。(第一章)2.从热光统计模型出发,理论上分析了热光场的高阶关联性质及HBT实验;重点讨论了实验中采用的赝热光的性质,并给出了相应的HBT实验现象。(第二章)3.完成了热光关联成像和热光无透镜傅里叶成像等实验,并导出了这些热光关联实验的统一理论模型,这种模型为理解各种热光关联成像提供了一个简单的物理图像,即非相干的热光在关联探测中会出现等效的相干球面波。我们还设计并完成了进一步的实验,实验结果与理论相符合。(第三章)4.为了有助于理解关联成像的物理本质,我们对比分析了三种关联成像方案,从中可以发现经典关联和量子纠缠在双光子关联成像中的地位和作用。同时还从量子理论基本原理的角度分析了热光关联成像,给出了其更为深刻的诠释。(第四章)

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 关联成像研究的背景知识
• 1.1.1 关联成像基本概念介绍
• 1.1.2 关联成像的研究历史介绍
• 1.1.3 光学关联性质与关联成像
• 1.2 关联成像的开端——纠缠双光子“鬼”成像实验
• 1.3 关联成像与一般成像的对比
• 第二章 热光、赝热光和HBT 实验
• 2.1 热光场与HBT 实验
• 2.1.1 热光场的描述
• 2.1.2 热光场的二阶关联
• 2.1.3 HBT 效应
• 2.2 赝热光与HBT 实验
• 2.2.1 赝热光的理论描述
• 2.2.2 赝热光相干性质的HBT 实验验证
• 第三章 热光关联效应的统一分析和实验验证
• 3.1 热光“鬼”成像与无透镜傅里叶成像实验
• 3.2 热光在关联测量中的球面波性质分析
• 3.3 进一步的实验验证
• 第四章 纠缠与经典关联在关联成像中的作用及热光关联成像的量子理论解释
• 4.1 双光子纠缠关联纯态与经典关联混合态
• 4.2 三种关联成像方案的对比分析
• 4.3 热光关联成像的双光子形式描述
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果