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结构化物体的无相互作用鬼成像

Interaction-free ghost-imaging of structured objects.

作者信息

Zhang Yingwen, Sit Alicia, Bouchard Frédéric, Larocque Hugo, Grenapin Florence, Cohen Eliahu, Elitzur Avshalom C, Harden James L, Boyd Robert W, Karimi Ebrahim

出版信息

Opt Express. 2019 Feb 4;27(3):2212-2224. doi: 10.1364/OE.27.002212.

DOI:10.1364/OE.27.002212
PMID:30732261
Abstract

Quantum - or classically correlated - light can be employed in various ways to improve resolution and measurement sensitivity. In an "interaction-free" measurement, a single photon can be used to reveal the presence of an object placed within one arm of an interferometer without being absorbed by it. With a technique known as "ghost-imaging", entangled photon pairs are used for detecting an opaque object with significantly improved signal-to-noise ratio while preventing over-illumination. Here, we integrate these two methods to obtain a new imaging technique which we term "interaction-free ghost-imaging" (IFGI). With this new technique, we reduce photon illumination on the object by up to 26.5% while still maintaining at least the same image quality of conventional ghost-imaging. Alternatively, IFGI can improve image signal-to-noise ratio by 18% when given the same number of interacting photons as in standard ghost-imaging. IFGI is also sensitive to phase and polarisation changes of the photons introduced by a structured object. These advantages make IFGI superior for probing light-sensitive materials and biological tissues.

摘要

量子光或经典关联光可通过多种方式用于提高分辨率和测量灵敏度。在“无相互作用”测量中,单个光子可用于揭示放置在干涉仪一臂内的物体的存在,而不会被其吸收。利用一种称为“鬼成像”的技术,纠缠光子对可用于检测不透明物体,同时显著提高信噪比并防止过度照明。在此,我们将这两种方法结合起来,获得了一种新的成像技术,我们将其称为“无相互作用鬼成像”(IFGI)。通过这种新技术,我们将物体上的光子照明减少了高达26.5%,同时仍至少保持与传统鬼成像相同的图像质量。或者,当与标准鬼成像中相互作用的光子数量相同时,IFGI可将图像信噪比提高18%。IFGI对由结构化物体引入的光子的相位和偏振变化也很敏感。这些优点使IFGI在探测光敏材料和生物组织方面具有优势。

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