热散斑光源的双光子建模及其鬼成像应用研究

The project combines the intensity correlation theory of classical optics and the two-photon interfernce theory of quantum optics, to solve the key scientific problem the ghost imaging technology faced during the conversion from experiments to applications. The main effort of the project will be on the two-photon modeling of thermal speckle light under low illumination condition, in the meantime, propose a ghost imaging scheme with practicability based on the self-reconstruction property of Bessel beam. In order to overcome the turbulence susceptibility of thermal speckle light ghost imaging in practical application, the project will research the entanglement of two-photon, establish the two-photon equivilant model of thermal speckle light under low illumination, propose the Bessel modulation of thermal speckle beam to ensure the symmetry of the signal and idler light paths, increase the turbulence immunity of the system, exert the theoretical advantage of non-local property and spatial resolution beyond diffraction limit, provide theoretical and technical foundation for the application of ghost imaging.

本项目结合经典光学的强度关联理论与量子光学的双光子干涉理论，拟解决热散斑光源鬼成像技术由实验向应用中遇到的关键科学问题。 本项目将重点研究弱光条件下热散斑光源的双光子建模，同时基于贝赛尔光束的自重建传播特性，提出具有应用可行性的新型鬼成像技术方案。 本项目针对目前热散斑光源鬼成像技术在实际应用时易受测量条件影响的问题，研究双光子纠缠特性，建立弱光条件下热散斑光源的纠缠双光子等效模型，基于热散斑光束的贝赛尔调制技术，提高鬼成像系统探测与参考光路的对称性，增加系统的抗干扰能力，发挥其非定域和超衍射极限空间分辨率的两大原理性优势，为鬼成像技术的应用提供理论依据和技术基础。

本项目结合经典光学的强度关联理论与量子光学的双光子干涉理论，拟解决热散斑光源鬼成像技术由实验向应用中遇到的关键科学问题。 项目研究了弱光条件下热散斑光源的双光子等效特性，发现了其具有正负关联特性；研究了包括贝塞尔在内的多种热散斑光源光束调制技术，发现采用完备正交基产生的调制矩阵能有效提高鬼成像系统性能，并确定采用基于哈德玛矩阵的光束调制技术。通过理论分析和仿真对比，最终确定了基于光源正负关联特性和哈德玛调制的鬼成像技术方案；实验结果表明，本技术方案突破了鬼成像对实验条件的严苛要求，提高了图像信噪比60%，提高了系统成像速度一个数量级。本项目实现了高性能的鬼成像技术，完成了相应的实验原理样机，为鬼成像技术的工程应用奠定了坚实基础。