部分相干光“鬼”干涉

【摘要】：从上世纪开始，纠缠光源的双光子干涉和成像成为了人们研究的热点之一。它利用光场的二阶关联的纠缠特性，表现出经典光场一阶关联所不具备的一些特性。最初，人们认为只有量子纠缠（纠缠光）才能实现双光子的干涉与成像，但后来却逐渐发现热光源这些经典光源也可以模拟量子纠缠的某些特性，该光源利用光场的二阶强度关联方法实现“鬼”干涉、“鬼”成像等实验。在双光子干涉的实验中，当固定一个探测器同时扫描另一个探测器，得到经典的干涉条纹。而当两个探测器反方向并且同时扫描会得到亚波长干涉。实验证明，经典光可以模拟纠缠光实现双光子干涉条纹。实际上，完全相干光与完全非相干光都是理想模型，而现实存在的光场一般都处于完全相干和完全非相干之间，即部分相干光。本文以部分相干光为光源研究光场高阶关联的性质和规律。 本文以部分相干光为光源，通过对比部分相干光二阶“鬼”干涉的数值模拟的两个图像可以发现当σ g一定时，随着σ I的增大，干涉条纹图样的质量明显变好，并显示出了明暗相间的干涉条纹，说明干涉条纹的清晰度随着光源横截面积的增大而增大。在部分相干光二阶“鬼”干涉基础上，运用量子光学关联函数性质和傅里叶光学的光学传递函数推导了部分相干光三阶“鬼”干涉，研究其横向关联情况，对理论推导结果进行数值模拟，其中包括同步扫描和异步扫描的二维和三维共八个干涉条纹图像。在条件相同的情况下，将部分相干光三阶鬼干涉与部分相干光二阶“鬼”干涉的数值模拟结果进行对比，发现三阶“鬼”干涉的干涉条纹可见度大于二阶“鬼”干涉干涉条纹的可见度，并且可见度会随关联函数阶数的增大而提高。另外，从图像上来看也可看出三阶“鬼”干涉的干涉条纹更加清晰。