均匀介质中鬼成像质量研究

发布时间：2020-03-22 00:32

【摘要】：关联成像,又称为“鬼成像”或“量子成像”,是一种新奇的成像方式,能够实现非定域成像,近年来得到普遍关注和研究。目前对鬼成像的研究主要是在大气中进行的,由于空气折射率比较小,所以对鬼成像质量影响很小。折射率大的介质有很多,常见的有光纤以及透明液体中的水。本文基于关联成像基本理论,对均匀介质中鬼成像的质量进行深入研究,具体内容及创新点如下:1.基于经典时间非相干非平稳脉冲,建立光纤中时间鬼成像系统理论模型,研究光纤中时间鬼成像原理,通过推导出强度波动关联函数,首次计算出光纤中时间鬼成像系统的点扩散函数。经过分析发现,光纤中时间鬼成像系统质量与光纤长度、群速度色散系数以及入射脉冲宽度之间存在着密切关系。为了定量判断光纤中时间鬼成像系统质量,给出相似度表达式,通过数值仿真结果可知,在光纤时间鬼成像系统中,光纤长度和群速度色散系数越大,入射脉冲有效宽度越小,成像质量越差,从而验证我们的理论分析。2.以高斯形式完全空间非相干光作为光源,建立透明液体鬼成像系统理论模型,根据衍射理论,确定测试臂和参考臂脉冲响应函数,通过计算透明液体鬼成像系统的强度波动关联函数,推导出点扩散函数表达式,分析影响透明液体鬼成像系统噪声的指标。首先,当透明液体为水时,研究水深对透明液体鬼成像噪声影响,根据仿真结果可知,随着水深增大,透明液体鬼成像系统噪声增大,分辨率变差,从而成像质量变差;其次,研究介质折射率对透明液体鬼成像噪声影响,选择空气、水以及CS_2三种介质,根据仿真结果可知,随着介质折射率增大,透明液体鬼成像系统噪声增加,分辨率降低,成像质量变差;最后,研究物体位置对透明液体鬼成像噪声影响,通过对比仿真结果可知,水深恒定,物体位于水的中间位置时,透明液体鬼成像系统噪声最大,这些结论对于水下鬼成像的进一步研究提供了依据。
【图文】：

双光子,光源,光子,参考臂

Belinsky 等人首次对鬼成像做了理论研究，指出自发参量下经历一种独特衍射形式，可以通过光子关联得到这种衍射[5]。大学史砚华小组首次实验上实现了鬼成像和鬼衍射[6][7]，，他们也是自发参量下转换形成的纠缠光子对，如图 1.4 所示，光子成两束，分别沿着测试臂和参考臂传输，测试臂包含一个凸透体位于凸透镜后面，光子沿着物臂传输后被点探测器探测；另臂传输，然后被某一平面以符合计数方法探测到。实验过程满参考臂成像透镜距离与物臂上物体和成像透镜之间满足物像关究史上一次重大突破，为人们研究鬼成像翻开了新的一页。

光学成像系统,物平面,像平面,光学系统

2.1 [76]光学系统成像被提出以来，研究学者们就发现在理论分析关联成像看作各种不同强度不同相位光源的集合，也即可以将其看。该系统可能存在一个或者多个输入，我们一般只考虑单况。其中，输入和输出在数学上一般叫做激励和响应。射入光学系统过程会按照一定规律传播，此时一般可以用个传播规律。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O431.2

【参考文献】