تصویرسازی گوست با استفاده از منبع نور شبه حرارتی

آزمایش هانبری براون و توییس (hbt) اولین آزمایش همبستگی مرتبه دوم (همبستگی دوفوتونی) بود. آزمایش های همبستگی مرتبه دوم از لحاظ کاربردی اهمیت زیادی دارند. تصویرسازی گوست با نور شبه حرارتی نوعی آزمایش همبستگی دوفوتونی نوظهور است و کاربرد های جالب و فراوان دارد. مهمترین کاربرد آن، انتقال با امنیت اطلاعات است. سرعت عملکرد بالا، امکان پنهان کردن اطلاعات در چندین بُعد (مانند فاز، طول موج، فرکانس فضایی و یا پلاریزاسیون ) و عدم دسترسی افراد غیر مجاز به اطلاعات حفاظت شده از جمله مزایای رمزنگاری اپتیکی بر اساس تصویرسازی گوست است. در یک چیدمان تصویرسازی معمولی، نور بر جسم می تابد و یک سیستم تصویر برداری و در ادامه ی آن یک سیستم آشکارسازی در دسترس هستند. حال آنکه در تصویرسازی گوست، اطلاعات جسم با اندازه گیری همبستگی جریان های نوری بازسازی می شود. تصویرسازی گوست اولین بار با استفاده از منبع دوفوتونی در هم تنیده انجام شد و به علت در هم تنیدگی فوتونی منبع، یک پدیده ی کوانتومی به شمار می آمد. پس از مدتی تحقیق های جدید تجربی و تئوری نشان دادند که تصویرسازی گوست با استفاده از منبع نور شبه حرارتی ناهمدوس نیز امکان پذیر است. همه ی فیزیک دانان معتقدند که از لحاظ تکنیکی، اطلاعات حاصل از آزمایش های همبستگی دوفوتونی با منبع نور شبه حرارتی (از جمله آزمایش تصویرسازی گوست با منبع نور شبه حرارتی) در نوسانات شدت است. درحالیکه در تفسیر فیزیکی اینکه چرا منبع نور شبه حرارتی چنین رفتاری در نوسانات شدت از خود نشان می دهد ، فیزیک دانان دچار اختلاف نظر هستند: تفسیر کلاسیکی همبستگی در نوسانات شدت را به علت وجود همبستگی آماری در تابش رسیده به دو آشکارساز می داند. حال آنکه عده ای از فیزیک دانان معتقدند که پدیده تداخل دوفوتونی کوانتومی اتفاق می افتد و الگوی مدولاسیون در نوسانات شدت ظاهر می شود. در یک چیدمان تصویرسازی گوست، باریکه اسپکل با استفاده از یک شکافنده ی باریکه به دو باریکه اسپکل یکسان تقسیم می شود: باریکه مرجع و باریکه جسمی. باریکه مرجع مستقیمأ به یک آشکارساز آرایه ای فرستاده می شود. باریکه جسمی ابتدا بر جسم می تابد و با آن اندرکنش می کند و سپس به آشکارساز تک پیکسلی (آشکارساز بوکت) می رسد. با اندازه گیری همبستگی بین توزیع شدت در بازوی مرجع با تعداد کل فوتون های شمارش شده در بازوی جسمی، تصویر جسم بازسازی می شود. در این پایان نامه، با استفاده از شبیه سازی های عددی، اثر تعداد شات های میدان اسپکل، اندازه جسم و اندازه اسپکل را بر تباین تصویر بررسی کرده ایم. در ادامه تأثیر همبستگی آماری در منبع، اندازه منبع نسبت به جسم و نحوه توزیع الگوی اسپکل در منبع نور شبه حرارتی را بر بازسازی تصویر جسم شبیه سازی کردیم.