文献综述
2.1 鬼成像（又称关联成像或符合成像）
光学成像是人们认识和研究自然的一种重要的辅助工具。随着计算机技术和光电子技术的飞速发展，光学成像技术也取得了巨大的进步，从最早的透镜成像到现代的光机电一体化成像。另外，成像技术所起的作用也显得越来越重要，例如显微成像技术促进了细胞学的发展；扫描隧道显微成像使人们能够直观地观察原子；层析成像技术、核磁共振技术使得医疗诊断发生了质的飞越。由此可见，光学成像技术己经直接影响到许多行业和领域的发展。同时伴随着新技术的不断发展，新的光学成像技术也在不断的涌现出来，鬼成像就是其中一种。
光子纠缠理论认为：两粒来自同一束的光子，若两粒光子分开，发生在其中一粒光子上的事情在另一粒光子上都能反映出来，尽管它们相隔一定距离。作为爱因斯坦-波多尔斯基-罗森( EPR) 佯谬争端的一个结论，纠缠光子论开启了科学家们对鬼成像的研究。上世纪80年代，前苏联学者Klyshko根据参量下转换产生的光子对的纠缠行为提出了鬼成像方案。不同于经典光学成像，鬼成像需要两束光才能实现成像。以常规鬼成像为例(虽然计算鬼成像只有一条光路，但是其物理本质仍然是光的空间关联），光源发出的一束光经过一个分束器后被分成两束光，其中的一束光与被成像的物体发生相互作用，透射光由一个没有空间分辨本领的桶探测器探测；另一束光则不与物体发生作用，而是直接由一个具有空间分辨本领的CCD相机探测，把两个探测器输出的光电流输入到一个相关器中进行符合测量就可以获得物体的图像。由桶探测器接收的光虽然有物体的信息，但是桶探测器本身没有空间分辨本领，虽然CCD相机具有空间分辨本领，而由CCD相机接收的光又没有物体的信息，单独测量任何一束光都不能得到物体的图像，只有互相关两个探测器输出的光电流才能产生物体的像，这一点与经典的光学成像有着很大的不同。
图2.1.1 鬼成像示意图
1995年，美国马里兰大学的史研华小组利用自发参量下转换过程产生的纠缠光子对，结合符合测量技术，实现了一种关联成像，即所谓的“鬼”成像。经过10年的发展，鬼成像技术目前正从单纯的理论研究逐渐走向实际应用。史研华小组在最初发现纠缠光子对的鬼成像时，就已经设想利用某些经典光源，可能部分地模拟纠缠光的这种奇特行为。但是，随着时间的推移，人们并没有很快地观察到经典光源的这种现象。于是，学术界开始对经典光能否产生鬼成像产生争论。2001年，波斯顿大学的一个小组率先发表评论:“纠缠是产生量子成像的前提条件，经典光不能模拟这种现象”。然而仅仅过了一年，经典光源的鬼成像就被罗切斯特大学的Bennink等实现了，他们使用的是脉冲激光。 Bennink等人实验的成功激发了各国学者利用经典光(主要指热光源)模拟鬼成像的兴趣。使用热光场的意义在于，它是自然界中最常见也是最容易获得的光源，理所当然地被人们视为纠缠光源的理想替代品。而目前技术产生的纠缠光强度极弱，这将限制其在实际应用中的发展。2004年，意大利的Lugiato小组率先从理论上提出了热光源的鬼成像方案。第一个热光鬼成像实验是由史研华小组于2005年完成的，他们使用的是激光入射毛玻璃产生的膺热光。同年，中科院物理所的吴令安小组利用铆灯首次实现了真热光源的鬼成像。尽管最初的“鬼”成像实验都需要借助成像透镜，但这并不意味没有透镜就不能产生“鬼”成像。2006年，史研华小组首次实现了无透镜的鬼成像。由于成像方案中无需透镜的帮助，使其可能的光源波段从可见光延伸到非可见光波段，例如X射线。
图2.1.2 史研华小组实现的鬼成像图片
鬼成像作为一种全新的成像技术己经展现出巨大的应用潜力和价值。经过近二十年的发展，人们对鬼成像己经有了较为全面的了解，并且发现鬼成像在一些方面优于经典光学成像，尤其是鬼成像能够克服一些复杂的光学环境，而这些方面恰恰是经典光学成像技术的短板。到目前为止，鬼成像的应用主要集中在这些光学环境非常复杂的环境中，在这些环境中，由于经典光学本身的性质导致其成像易受到外界环境的影响，从而降低了成像质量。有些环境是经典光学成像无法克服的，例如大气湍流、烟雾、混浊介质等。与经典光学成像不同，鬼成像能够有效地克服这些复杂的环境，这主要是因为鬼成像独特的成像方式。在鬼成像中，使用一个没有空间分辨本领的桶探测器对照射物体的光进行测量，而进行空间分辨测量的光又没有与物体发生任何相互作用。
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