Ghost Imaging

Ghost Imaging
Nanostrukturphysik II
31.07.2012
Laurent Mbeh
31.07.2012
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Inhalt
SPDC und Biphoton Zustand
Pseudothermal Ghost Imaging
Biphoton Ghost Imaging
Computional Ghost Imaging
Was ist mit Atmosphärischen
Turbulenz ?
Diskussion
31.07.2012
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SPDC und Biphoton Zustand
Spontaneous parametric downconversion (SPDC)
starke pumpe beim Frequez wp
Kein Input vom Signalfrequenz ws und Idlerfrequenz wi
Aber das nichtlineare Mischen produziert Signal-und IdlerPhotonen Zustände, die verschränkt sind in Frequenz und
Impuls
 wp = ws+wi und kp=ks+ki
Mit der Phasenanpassung werden idler und signal
orthogonal polarisiert
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Pittman et.al Ghost imaging einer Transmissionmaske
benutzt eine eine biphoton- Zustand Quelle und eine Koinzidenzzähler
Es ist ein Ghost image, da der Bucket detektor keine räumliche Auflösung
hat und das Objekt ist nicht auf dem Pfad des lochblende Detektors ist
Dieses Verhalten entsteht durch die Verschränkung von Signal und idler
Photonen
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Pseudothermal Ghost Imaging
Scarcelli et al. ghost imaged a transmission mask
benutzte pseudothermal Licht und Photostromkorrelation
Es ist ein Ghost image, da der bucket Detektor kein räumlische Auflösung hat
und das Objekt ist nicht auf dem Pfad des lochblenden Detektors
Dieses Verhalten entsteht durch das nicht lokal 2-Photonen interferenz
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The Toy Soldier
Meyers et al. ghost imaged a toy soldier
benutzte ein pseudothermal Licht und ein Koinzidenz Zähler
Es ist ein Ghost image, da das bucket Detektor kein räumlische Auflösung
hat und das Objekt liegt nicht in der Pfad vom CCD Array
Dieses Verhalten entsteht durch nicht lokale zwei Photonen interferenz
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Biphoton Ghost Imaging
Ghost Image ensteht durch die Korrelation zw. dem Detektorausgang höherer
Auflösung und der Bucket Detektor
Bestimmung der Korrelation Funktion :
Annahmen:
Gaussche Schell Mode Quelle:
Fernfeld:
Das Objekt liegt im Blickfeld
Photostrom Korrelationsfunktion:
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Dual - Wellenlängebetrieb
Bisher hatte die Detektoren nur eine einzige Wellenlänge
Entartung beim SPDC Ghost imaging
Annahmen: Gaussche Schell Mode Quelle
Keine Enartung in SPDC
 Signalfrequenz ws, idlerfrequenz wi
Verwende ungleiche Pfadlänge
Signal Pfadlänge Ls, Idler Pfadlänge Li
Fernfeld:
Die räumliche Auflösung gesetzt durch:
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Computional Ghost Imaging
Deterministische Modulation wird auf die SLM angewandt und produziert ein
Feld deren Ergebnisse berechenbar ist aus dem Huygens-Fresnel Prinzip Feld
und der Transmission Maske.
Photostrom eines kamera bedingt auf
das Wissen seiner Beleuchtung
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Direkte Anwendung
wurde von Meyers und Deacon et.al unternommen
compressed Sensing wird auf dem Bild angewandt und durch die Korrelation
zw. dem S.P.B.D und dem Beleuchtungsmuster entsteht das Bild im Computer
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Das Bild rechts ist durch gleichzeitges scannen von 3 zufälligen Punkte auf dem
Bild Objekt entstanden
Allerdings ist das Bild links ein CS Computional Ghost Image, da einzelne
Buckdetektoren nicht die Reflexion-Stärke auf dem Soldat liefern
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Computional Ghost Imaging
Ein Lichtstrahl und ein Detektor
 Kein lokale 2 Photonen Interferenz möglich
Erhalten eines einstrahls Ghostimage
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Was ist mit atmosphärischer Turbulenz?
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Was ist mit atmosphärischer Turbulenz?
Turbulenz sind nur zw. Objekt und Bucket
 Keine Verlust an Auflösung
Identische Turbulenzen tretten auf beiden Pfaden auf
 Keine Verlust an Auflösung
Statistisch identisch Turbulenzen auf beiden Pfaden
Die Auflösung wird begrenzt
Turbulenz zw. Quelle und Bucket
Die Auflösung wird begrenzt
Turbulenz nur zw. Quelle und pinhole detector
Die Auflösung wird begrenzt
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Diskussion
partiale kohärentes Licht erzeugt Lichtgranulation (speckle)
Aktive zwei Strahlen Ghost imaging
 biphoton Quelle: geringe Helligkeit, niedrigen Flux
 pseudothermal Quelle: hohe Helligkeit, hohen Flux
Aktiv ein Strahl Ghost imaging
 brauchen nur ein bucket Detector
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Literaturverzeichnis
The physics of ghost imaging
Jeffrey H. Shapiro · Robert W. Boyd
The physics of ghost imaging: nonlocal interference
or local intensity fluctuation correlation?
Yanhua Shih
The physics of ghost imaging
Yanhua Shih
Department of Physics
University of Maryland, Baltimore County,
Baltimore, MD 21250
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