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通过对热光二阶关联性质的研究,人们发现了热光的鬼干涉、鬼成像效应;通过对非相干光一阶相干性的研究,我们设计并实现了非相干光的全息术。本论文简要介绍了利用类热光场的二阶关联性实现的关联干涉、关联成像效应,然后着重介绍了我们设计并实现的非相干光的全息术,最后从理论上分析了在我们的非相干全息实验方案下的光的干涉性质随光源带宽的变化情况。
由于热光与自发参量下转换过程中产生的纠缠光具有相似的关联性质,所以利用热光可以从一定程度上模拟纠缠光的行为。将一束激光入射到旋转的毛玻璃上,形成空间随机分布的类热光源,采用和纠缠双光子符合干涉实验类似的装置,从实验上证实了类热光的关联干涉效应。利用和纠缠双光子符合成像实验类似的装置,又实现了类热光的关联成像效应,得到了与纠缠双光子符合成像不同的薄透镜高斯成像公式。
经典的全息照相要求光源具有良好的相干性,因此经典的全息实验方案是不能用非相干光实现的。但是在我们的实验方案中却发现非相干光也可以实现全息实验,我们称之为非相干光的全息术。文中我们利用与Gabor经典全息实验类似的实验装置,利用CCD做记录介质,将得到的大量样本进行统计平均,最后得到了物体的伞息图。为了与其他研究者的非相干全息方案作对比,我们简要的介绍了Joseph Rosen等人的空间非相干菲涅尔全息,然后从理论上详细分析了我们提出的非相干光全息术的原理,并介绍了三种实验方案,分别是无透镜方案、等光程方案和双透镜方案。无透镜方案中,干涉是发生在物光与参考光的不同波前上的,因此要求光源具有良好的时间相干性,这将会大大影响非相干全息的应用,所以我们又设计了等光程方案,这种方案对光源的时间相干性没有要求,而且我们用时间相干性很差的Na光源代替赝热光源,同样得到了物体的全息图。
光的干涉衍射理论是全息的理论基础,非相干光源由于各点发出的光是彼此不相干的,按照经典理论它们各自所形成的干涉衍射条纹经过非相干叠加后,是不能得到干涉条纹的,然而在我们的全息实验方案中却得到了非相干光的干涉信息,这实在是一个令人惊叹的结果。因此最后我们又从一般情况出发,从理论上分析了在我们的实验方案下光的干涉性质。