【摘要】：關(guān)聯(lián)成像是基于熱光場(chǎng)的強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)來(lái)獲得物體的像的新型成像技術(shù)。時(shí)域信號(hào)在光纖等色散介質(zhì)中傳輸會(huì)失真從而影響信號(hào)的重建,本文將熱光場(chǎng)關(guān)聯(lián)及強(qiáng)度關(guān)聯(lián)測(cè)量引入到時(shí)域中來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)域成像的研究,從波動(dòng)方程出發(fā)分析了近軸衍射和脈沖色散的空間-時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系即空間-時(shí)間二象性(又稱時(shí)空二象性),基于時(shí)空二象性研究了熱光關(guān)聯(lián)的一階時(shí)域成像和二階時(shí)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(chǎng)關(guān)聯(lián)和關(guān)聯(lián)成像基礎(chǔ)理論。第三章首先通過(guò)類比描述近軸衍射和脈沖色散的波動(dòng)方程,從而得到兩種情況下的光場(chǎng)傳輸與脈沖響應(yīng)函數(shù)的關(guān)系,并通過(guò)脈沖響應(yīng)函數(shù)的級(jí)聯(lián)性得到了幾種典型光學(xué)系統(tǒng)的時(shí)域脈沖響應(yīng)函數(shù)。然后基于時(shí)空二象性設(shè)計(jì)了熱光一階關(guān)聯(lián)的時(shí)域成像方案,得到了描述該時(shí)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(shí)間對(duì)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(shí)域成像的可見(jiàn)度逐漸降低,但是時(shí)域物體的矩形波逐漸顯現(xiàn);而當(dāng)脈沖相干時(shí)間增加時(shí),像的分辨率降低但是可見(jiàn)度增加。因此需要適當(dāng)選取光源的脈沖寬度和相干時(shí)間來(lái)兼顧可見(jiàn)度和分辨率以獲取更高質(zhì)量的像。本結(jié)果對(duì)于擴(kuò)展利用關(guān)聯(lián)測(cè)量的方法實(shí)現(xiàn)時(shí)域信號(hào)的再現(xiàn)具有重要意義。第四章基于時(shí)空二象性設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)基于熱光關(guān)聯(lián)的二階時(shí)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(shí)現(xiàn)周期性時(shí)域信號(hào)的自成像,也可以實(shí)現(xiàn)時(shí)域信號(hào)周期的放大或縮小,這可為周期性信號(hào)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(guó)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(cè)量來(lái)獲得物體的像不同，是一種基于強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)來(lái)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(guò)物體后被桶探測(cè)器接收，桶探測(cè)器是指無(wú)法分辨物體空間結(jié)構(gòu)只能記錄光場(chǎng)總強(qiáng)度的探測(cè)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(cè)器接收，這個(gè)探測(cè)器能夠分辨物體的空間結(jié)構(gòu)，但是這條光路中并沒(méi)有物體，因此這兩條光路中任何一條都不能單獨(dú)得到物體的像，但是通過(guò)對(duì)兩條光路探測(cè)到的信號(hào)應(yīng)用強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)測(cè)量的方法就可以得到物體的像[1-3]。這一測(cè)量方法來(lái)源于 1956 年美國(guó)科學(xué)家漢博雷-布朗(Hanbury-Brown)和特威斯(Twiss)設(shè)計(jì)并完成的測(cè)量星體角直徑的實(shí)驗(yàn)[4]。HBT 實(shí)驗(yàn)基于強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)的測(cè)量方法，由于不受大氣湍流擾動(dòng)的影響而受到了廣泛關(guān)注。1988 年，D. N. Klyshko 提出了一個(gè)利用糾纏光子對(duì)作為光源來(lái)實(shí)現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)成像的理論[5]，這里的糾纏光子對(duì)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(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了量子關(guān)聯(lián)驗(yàn)示意圖。氬離子激光器發(fā)出的光束對(duì)非線性BBO晶體進(jìn)行泵浦號(hào)和閑置光子對(duì)，然后通過(guò)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(hào)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(cè)器1D接收，置光束經(jīng)過(guò)濾波器后被能夠進(jìn)行橫向平面掃描的探測(cè)器2D接收。通到的信號(hào)進(jìn)行符合測(cè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O431.2

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本文編號(hào)：2625147