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第一个“鬼”成像实验是基于自发参量下转换过程产生的纠缠光子对实现的。此后的10多年里,这种新奇的现象在量子光学领域引起了广泛的关注,开展了大量的研究。尽管最初人们认为这种现象是纠缠光源所特有的性质,但研究发现“鬼”成像不仅可以用纠缠光子对实现,而且也可以用热光源来实现。随着研究的深入,人们还发现热光源可以看作为是相位共轭镜,用热光源还可以进行无透镜的鬼成像。由于无透镜鬼成像适用于任何波长的光源,在一些没有成像系统的波段如x射线,γ射线也可以成像,所以这种成像方式具有重要的应用价值和潜在着巨大的应用前景。
由于真热光源的相干时间非常短,探测系统比较复杂,实验难度较大,其他实验小组进行鬼成像实验使用的光源都是赝热光源。我们小组先后使用真热光源(空心阴极灯)实现了鬼成像和亚波长干涉实验。在此基础上,又首次完成了真热光源的无透镜鬼成像实验。但是这些实验的结果的对比度都很低,主要就是由于真热光的相干时间很短,而探测系统的探测时间并不是远远小于相干时间。同时通过数值模拟证明了在热光源的无透镜实验中在“聚焦”的位置获得的是等大的实像。尽管在纵向相干长度范围内可以得到比较清晰的像,但是相对于“聚焦”的位置的像还是模糊的,在无透镜成像系统里不存在像的放大现象。
与纠缠光的鬼成像相比,热光源的二阶鬼成像的对比度的理论上的最大值是1/3,在实际应用中鬼像的对比度远远低于1/3。特别是当需要获得复杂物体的高分辨率的二维鬼像的时候,由于在二阶鬼成像系统中分辨率和对比度是相互制约的关系,分辨率越高则对比度越低。低对比度就限制了鬼成像在实际中的应用。但是,人们研究发现随着热光的高阶强度关联函数的阶数Ⅳ的增加,它的对比度也会显著的增加。基于这个结论,我们完成了赝热光源的任意阶无透镜鬼成像实验。实验中使用和二阶无透镜鬼成像完全相同的实验方案,即可以通过两个探测器测量N阶强度关联,通过后期的数据处理,在适当的条件下得到了任意阶的鬼像。实验中发现,随着N的增加,由于高阶强度关联函数的涨落也增加,所以得到清晰的鬼像所需要的时间也随着增加。对于给定N,得到清晰的鬼像所需要的积分时间,像的对比度和分辨率都依赖于探测臂和参考臂的两个探测器强度比例分配及物的复杂程度。