经典热光无透镜鬼成像系统中正负散焦影响的研究

摘要

关联成像，俗称鬼成像，又称量子成像或者双光子成像，是近几年量子力学和光学成像的交叉学科前沿。它是一种非局域成像技术，通过对两条光路光场的强度波动关联来获得成像物体的物像或者傅里叶变换像。相比于传统成像，关联成像因其具有非局域特性而更具优势。关联成像技术具有广阔的应用前景，可用于激光雷达、卫星通讯、红外成像、医学成像以及军事等方面。目前，有些研究学者们将一些先进的图像处理算法结合到鬼成像技术中，进而可以获得高质量的鬼像。本文主要是基于正负散焦对无透镜鬼成像和鬼衍射系统的影响进行了深入的研究，同时还分析了探测器大小对无透镜鬼成像系统的影响。论文的具体的研究内容及创新点如下：
　　首先，在讨论正负散焦对无透镜鬼成像的影响时，通过减小物臂的长度而参考臂长度不变来得到正散焦，负散焦则是通过减小参考臂长度而固定物臂长度来获得。基于惠更斯菲涅尔衍射积分公式，在无透镜鬼成像系统中推导出了正负散焦存在时点扩散函数的数学表达式，利用这个表达式可以简单描述成像分辨率，即点扩散函数的宽度越小成像分辨率越高，反之亦然。也利用了相关度来分析正负散焦对鬼成像系统的影响。通过实验和数值模拟进行验证后，都得到了一致的结论，即系统在没有散焦的时候成像质量最好，同时正负散焦都会降低成像质量，而当两种散焦长度相等时，正散焦的影响更小。另外，在远场情况下也能得到相同的结论。
　　其次，在鬼成像系统中测试探测器是一个桶探测器，利用对该探测器的积分讨论了其大小对鬼成像系统的影响。同时相应的数值模拟和实验结果都表明成像质量随探测器尺寸的增大而提高，当探测器尺寸增大到一定程度时，成像质量基本不变。所以在设计鬼成像系统实验时，应选择合适大小的探测器。
　　最后，研究了正负散焦对无透镜鬼衍射系统的影响。通过理论分析和数值模拟，发现其结果与鬼成像系统中的类似，即当正散焦和负散焦长度相等时，负散焦对鬼衍射系统的影响更大，而没有散焦时成像质量最好。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文结构及主要内容

第2章 关联成像中相关的基础理论

2.1 线性光学系统

2.2 关联成像光源特性

2.3 热光源无透镜关联成像

2.4 散焦在无透镜关联成像中的影响研究

2.5 本章小结

第3章 正负散焦对无透镜鬼成像系统影响的研究

3.1 引言

3.2 正负散焦对无透镜鬼成像系统的理论分析

3.3 数值模拟和实验结果分析

3.4 本章小结

第4章 正负散焦对无透镜鬼衍射系统影响的研究

4.1 引言

4.2 正负散焦对无透镜鬼成像系统的理论分析

4.3 数值模拟及结果分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录 A攻读硕士学位期间发表论文目录

附录 B攻读学位期间参与的研究项目