光的偏振对热光关联成像的影响VIP免费

物理学报ActaPhys．Sin．Vol．60，No．6(2011)0642092011中国物理学会ChinesePhysicalSocietyhttp://wulixb．iphy．ac．cn064209-1光的偏振对热光关联成像的影响*张二峰戴宏毅(国防科学技术大学理学院物理系，长沙410073)(2010年6月24日收到;2010年8月2日收到修改稿)根据完全偏振光的不同偏振态和部分偏振光的不同偏振度对二阶关联函数的影响，利用统计光学理论研究了光的不同偏振性质对关联成像的可见度和信噪比的影响．研究表明，光的偏振对热光关联成像的影响体现在部分偏振光的不同偏振度上，关联成像的可见度是偏振度的二次函数，由二阶关联函数方法得到的信噪比随着偏振度增大而提高，而利用减去背景项的二阶关联函数以及二阶相干度方法得到的信噪比均与偏振度无关．关键词:关联成像，偏振，可见度，信噪比PACS:42.50.Ar，42.30.Va，77.22.Ej*国家自然科学基金(批准号:11074307，10774192)和华东师范大学精密光谱国家重点实验室开放研究基金资助的课题．通讯联系人．E-mail:hydai@nudt．edu．cn1.引言20世纪80年代末，前苏联学者Klyshko［1］根据自发参量下转换光子对的纠缠行为，提出了关联成像方案．1995年，Pittman等［2］首次在实验上借助于自发参量下转换光子对实现了双光子纠缠源的关联成像．由于纠缠光子对成像是利用量子纠缠坐标、动量关联的特点设计的，因此，人们很自然地认为关联成像是一种量子现象，只有量子纠缠才能实现关联成像．2001年，Abouraddy等［3］研究了双光子成像中量子纠缠的作用，认为成像系统中纠缠光子所表现出的效应是其他双光子源所不能模拟的，纠缠是获得关联成像的先决条件．经典关联的光能否实现关联成像实验，这样的问题还是引发了人们的思考．2002年，Bennink等［4］首次利用经典关联的光进行了关联成像实验，否认了量子纠缠是关联成像的必要条件．2004年，Gatti等［5］证明了经典关联光能够实现纠缠双光子的一些奇特效应;同年，Cheng等［6］在理论上提出了用经典关联光进行无透镜傅里叶变换成像的方案，讨论了其在X射线衍射方面的应用．2005年，Valencia等［7］在实验上得到了经典赝热光源的关联成像，并且提出了经典关联成像的高斯薄透镜成像方程;Cao等［8］通过比较热光和量子纠缠光成像公式中的差别，指出热光源类似于一个相位共轭镜可以实现无透镜成像;随后，Zhang等［9］利用真热光源在实验上实现了关联成像．近年来，热光关联成像引起了国内外学者的广泛关注［4—12］，然而热光关联成像存在背景项，导致其可见度较低，且热光关联成像不可避免的存在噪声．这些问题都对热光关联成像的实际应用带来了挑战．针对光是一种横波，存在偏振现象，Liu等［13］研究了光的偏振对热光HBT效应的影响，但是热光的偏振对关联成像会产生什么样的影响呢?这一问题国内外文献还罕见报道．我们将根据完全偏振光的不同偏振态和部分偏振光的不同偏振度对二阶关联函数的影响，利用统计光学的理论，通过对关联成像探测面上的光强进行离散化处理来研究光的不同偏振性质对关联成像的可见度和信噪比的影响．这将对关联成像的理论研究和实际应用具有重大意义．2．关联成像的基本理论热光关联成像原理［14］如图1所示，其中D1代表桶探测器，用于接收通过物体的总光强，而D2是一扫描点探测器或电荷耦合器件(charge-coupleddevice，简记为CCD)，用于对光强进行分辨率测量，dA和dB分别表示热光源到待测物体和探测器D2物理学报ActaPhys．Sin．Vol．60，No．6(2011)064209064209-2的距离，关联器用于计算两个探测器所探测到光强的二阶关联函数．图1热光关联成像原理图利用相干激光照射旋转的毛玻璃产生赝热光，然后再经过一个50∶50分束器把产生的赝热光分成两束:其中一束照射待成像物体，再用探测器D1对透过待成像物体的光强进行桶测量;另外一束照射探测器D2，对其做分辨率测量．最后对两束光进行光强符合测量，当赝热光源距离待测物体和探测器D2的距离相等时即可得到待成像物体的空间信息．线偏振热光的二阶关联函数定义为［15，16］〈G(2)(x1，x2)〉=〈I(x1)I(x2)〉=〈E*(x1)E(x1)E*(x2)E(x2)〉．(1)根据高斯矩定理［17，18］，对于服从圆高斯统计分布的光...