【摘要】：關(guān)聯(lián)成像是基于熱光場的強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)來獲得物體的像的新型成像技術(shù)。時域信號在光纖等色散介質(zhì)中傳輸會失真從而影響信號的重建,本文將熱光場關(guān)聯(lián)及強(qiáng)度關(guān)聯(lián)測量引入到時域中來實現(xiàn)對時域成像的研究,從波動方程出發(fā)分析了近軸衍射和脈沖色散的空間-時間對應(yīng)關(guān)系即空間-時間二象性(又稱時空二象性),基于時空二象性研究了熱光關(guān)聯(lián)的一階時域成像和二階時域Talbot自成像。第一章介紹了研究背景及選題意義。第二章介紹了光場關(guān)聯(lián)和關(guān)聯(lián)成像基礎(chǔ)理論。第三章首先通過類比描述近軸衍射和脈沖色散的波動方程,從而得到兩種情況下的光場傳輸與脈沖響應(yīng)函數(shù)的關(guān)系,并通過脈沖響應(yīng)函數(shù)的級聯(lián)性得到了幾種典型光學(xué)系統(tǒng)的時域脈沖響應(yīng)函數(shù)。然后基于時空二象性設(shè)計了熱光一階關(guān)聯(lián)的時域成像方案,得到了描述該時域成像的強(qiáng)度表達(dá)式,接著討論了熱光源的脈沖寬度和相干時間對成像質(zhì)量的影響。結(jié)果表明隨著光源脈沖寬度的增加,時域成像的可見度逐漸降低,但是時域物體的矩形波逐漸顯現(xiàn);而當(dāng)脈沖相干時間增加時,像的分辨率降低但是可見度增加。因此需要適當(dāng)選取光源的脈沖寬度和相干時間來兼顧可見度和分辨率以獲取更高質(zhì)量的像。本結(jié)果對于擴(kuò)展利用關(guān)聯(lián)測量的方法實現(xiàn)時域信號的再現(xiàn)具有重要意義。第四章基于時空二象性設(shè)計了實現(xiàn)基于熱光關(guān)聯(lián)的二階時域Talbot自成像方案并進(jìn)行了理論研究,結(jié)果表明在滿足Talbot條件并且不需要額外的色散補(bǔ)償或消除,就可以實現(xiàn)周期性時域信號的自成像,也可以實現(xiàn)時域信號周期的放大或縮小,這可為周期性信號在色散介質(zhì)中的再現(xiàn)或頻率的倍增提供新的理論支持和技術(shù)路徑。
【圖文】：

1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀關(guān)聯(lián)成像又稱為鬼成像，，與傳統(tǒng)成像技術(shù)基于強(qiáng)度分布測量來獲得物體的像不同，是一種基于強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)來獲得物體的像的新型成像技術(shù)。光源發(fā)出的具有強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)性質(zhì)的光被分束器分成強(qiáng)度相等的兩條光路，一路光(物光路)透射過物體后被桶探測器接收，桶探測器是指無法分辨物體空間結(jié)構(gòu)只能記錄光場總強(qiáng)度的探測器，另外一路光(參考光路)在自由傳播一段距離后直接被探測器接收，這個探測器能夠分辨物體的空間結(jié)構(gòu)，但是這條光路中并沒有物體，因此這兩條光路中任何一條都不能單獨得到物體的像，但是通過對兩條光路探測到的信號應(yīng)用強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)測量的方法就可以得到物體的像[1-3]。這一測量方法來源于 1956 年美國科學(xué)家漢博雷-布朗(Hanbury-Brown)和特威斯(Twiss)設(shè)計并完成的測量星體角直徑的實驗[4]。HBT 實驗基于強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)的測量方法，由于不受大氣湍流擾動的影響而受到了廣泛關(guān)注。1988 年，D. N. Klyshko 提出了一個利用糾纏光子對作為光源來實現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)成像的理論[5]，這里的糾纏光子對由自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生。

第一章 引言 年，史硯華研究組利用雙光子糾纏源首次在實驗上實現(xiàn)了量子關(guān)聯(lián)驗示意圖。氬離子激光器發(fā)出的光束對非線性BBO晶體進(jìn)行泵浦號和閑置光子對，然后通過色散棱鏡將泵浦光束和下轉(zhuǎn)換光束分離偏振分束棱鏡發(fā)送到不同方向上，被分光棱鏡反射的信號光束經(jīng)透照射到物體上，經(jīng)透鏡收集后被位于透鏡焦平面的探測器1D接收，置光束經(jīng)過濾波器后被能夠進(jìn)行橫向平面掃描的探測器2D接收。通到的信號進(jìn)行符合測量得到了如圖 1-2 所示的物體的像。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O431.2

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本文編號：2625147