【技术创新】Twiss干涉测量法为遥感研究提供新途径

2016年4月12日

研究人员发现类似阳光的随机光线扭曲的光束波动性产生一个汉伯里·布朗及特维斯（HBT）效应角度。

更大图像，请见：http://www.eurekalert.org/multimedia/pub/112584.php

　　美国罗契斯特大学研究团队表示“扭曲光”中的波动现象可以通过等同于轻型雷达的光学雷达（LiDAR），进行探索并被广泛应用于从黑洞旋转到实体目标监测中。

　　在《科学进展》上发表的论文中，研究人员展示了从诸如太阳光源光线的随机波动强度与产生扭曲光束的相关性增强。他们通过对汉伯里·布朗及特维斯（HBT）效应干涉法传统试验的修正，聚焦于光的角度信息（光的“扭曲”），显示了这些相关性的存在。

　　美国罗切斯特（Rochester）光学研究所Robert W. Boyd研究小组表示这些相关性可使阳光（或类似光型）用于目前被认为需要对激光和纠缠光子进行处理的遥感和实体目标监测应用中。

　　新方法也可提供以曲光研究为关键的研究天体物理现象的新途径。例如，研究人员建议旋转黑洞可以在扭曲光印上留下一个特定指纹，可以通过新HBT角进行搜索。此研究论文第一作者，Boyd 团队中博士生Omar S. Magana-Loaiza指出，曲光在人们周围并自然产生。光线越随机，形成光线的扭曲光束的相关性就越强。我们使用HBT干涉法已经揭示了这些相关性，从而可以开展更多的精彩应用研究。

　　1956年，Robert Hanbury Brown和Richard Q. Twiss发表了一篇具有革命性的光学物理论文，此论文描述了干涉技术的一种新形式。Hanbury Brown和Twiss的恒星干涉仪收集了一颗星两个独立光源产生的光，并在地球上两个不同位置监测到光。

　　这不仅使他们可以很精确的估计小天狼星的大小，而且HBT试验也推动了此研究领域的许多论题，因为它似乎展示了传统和光量子理论提出的不同预测。

　　Rochester试验使用类似曲光的一种装备。光线中的曲光在光传播中而扭曲，呈一种螺旋状。它可以通过之前所述的轨道角动量进行或多或少的严密的扭曲。

　　许多扭曲光的研究实验使用激光完成，这些实验通常依赖于纠缠光子。但是，新试验证实，对于很多应用，来自一颗恒星或其他来源的光线作为一种扭曲光源的效果差不多。

　　Magana-Loaiza提出，一直以来，纠缠光子的生成是一个复杂任务。使用随机光的扭曲光的优点之一是其产生过程更容易，几乎接近于自然过程。另一个优点是可使用标准探测器，替代单光子探测器。这对科学家很重要，使他们不再受限于弱光环境，从而可以进行一些现实应用的研究。使用纠缠光子通常迫使科学家们在黑暗环境中工作，否则，噪音会严重影响试验。

　　但是，Magana-Loaiza明确指出，扭曲光的相关性不能替代许多需要纠缠光子的应用研究。他又补充，纠缠光子能够提供随机光线不能提供的其他属性。例如，两个量子效应的完全相关和非定域性。

　　原文题目：A twist on Hanbury Brown—Twiss interferometry offers new approach for remote sensing

　　资料来源：http://phys.org/news/2016-04-hanbury-browntwiss-interferometry-approach-remote.html

　　（王化编译，殷永元审核）