鬼成像原理与进展研究
2021-03-24赵生妹郑宝玉
赵生妹,赵 亮,郭 辉,王 乐,郑宝玉
(1.南京邮电大学信号处理与传输研究院,江苏 南京 210003)2.南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室,江苏 南京 210003
鬼成像(Ghost Imaging,GI)又被称为关联成像(Correlated Imaging),是量子光学领域的前沿和热点之一[1-5]。与传统成像不同,该成像系统包括两支光路,其中一支光路经过待测物体,由桶探测器收集信息(称为信号支路),另一支光路由具有空间分辨率的点探测器收集信息(称为参考支路),通过两支光路的复合测量,能够在没有物体的参考支路中获得物体清晰的像,因而被称为“鬼”成像。由于鬼成像本身的非定域特性,使得它能够解决一些常规成像不易解决的问题,成为分布式图像处理、分布式感知及通信方案等最有力的候选。
鬼成像的思想起源于自发参量下转换(Spontaneous Parametric Down Conversion,SPDC)光子对的纠缠行为[6]。1995 年, Pittman 等[7]首次根据Klyshko的理论完成了在不包含物体的光路上获得待测物体像的实验,证实了量子鬼成像的非定域性,此时鬼成像技术被认为是一种量子关联特性。然而,Bennink等[8]于2002年成功地完成了基于经典光源随机散斑光场的鬼成像实验,该实验说明了鬼成像的实现过程并不一定需要纠缠光源,即经典光场的随机涨落同样也可以实现鬼成像。于是,鬼成像的机理和实现方案引起了人们极大的兴趣[9-17]。特别是Shapiro[18]提出了计算鬼成像理论(Computational Ghost Imaging,CGI),参考支路的光场可通过计算方式,而不是实验探测获取,极大简化了鬼成像实现方案配置。于是,Bromberg等[19]给出了基于单探测器的鬼成像实验方案。……
