Geri Dön

Quantum advances in imaging systems

Başlık çevirisi mevcut değil.

PDF İndir

  1. Tez No: 793419
  2. Yazar: HASHIR PUTHIYAPURAYIL KUNIYIL
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR DURAK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 142

Özet

Kuantum mekaniği temelli sistemler, mevcut teknolojilerin ilerletilmesinde giderek daha fazla kullanılmaktadır. Kuantum mekaniği özelliklerinin yüksek potansiyele sahip olduğu teknolojik sınırlardan biri de görüntüleme endüstrisidir. Görüntüleme uygulamaları için giderek daha fazla araştırılan kuantum görüntüleme, geleneksel görüntüleme sistemlerinin bir kuantum versiyonudur. Bu görüntüleme yöntemi, benzersiz uzamsal ve zamansal kuantum korelasyonlarından faydalanarak, modülasyon transfer fonksiyonu dahil olmak üzere parametrelerini geliştirmek için kullanılır. Bu tez, geliştirilmiş bir görüntüleme sistemi elde etmek için fotonik kuantum görüntüleme düzeninin uygulanma prosedürünü tartışmaktadır. Bu yönde, kuantum görüntüleme uygulamalarının pratikliği bakımından özellikle kuantum kaynaklarının verimli bir şekilde oluşturulması, dağıtımı ve doğru bir şekilde analiz edilmesi büyük önem taşımaktadır. Kendiliğinden parametrik aşağı dönüşüm (KPAD) oluşumunun kritik faz eşleşmesine dayalı bir kuantum kaynağı, bu görev için iyi bilinen ve giderek daha fazla kullanılan bir kaynaktır. Bu tezde, kritik faz eşleşmesi KPAD işleminin uygunluğunu teorik olarak inceledik ve bir kuantum kaynağı mühendisliği için ayrıntılı bir analiz sunduk. Teorik çalışmalarımız ve temel deneylerimizden, KPAD işleminden elde edilen sinyal ve aylak adlı foton çiftlerinin, kuantum görüntüleme için uygun olan zamansal ve mekansal korelasyonları gösterebildiği iyi anlaşılmaktadır. Bu zamansal ve mekansal korelasyonlar, örnek üzerindeki tam iki boyutlu özelliklerinin çıkarılmasını destekleyen uzamsal korelasyonları ve sistemdeki SNR'yi artırmamıza izin veren zamansal korelasyonları içerir. Gürültüyü bastırmak için zamansal korelasyonun yeteneğini öğrenmek, böylelikle SNR artışı, sürekli dalga lazerle pompalanan KPAD tarafından yönlendirilen kuantum aydınlatma deneyine dayanan ayrı bir çalışma yürütülmüştür. Sonuçlarımız, zamansal korelasyonun gürültüye karşı artan dayanıklılığının olduğunu göstermektedir. Kamera teknolojilerinin gelişimi, özellikle KPAD temelli mekansal korelasyon tabanlı görüntüleme alanında kuantum mekaniği mekansal özellikleriyle deney yapmak için bol fırsat sunmuştur. KPAD'deki mekansal korelasyon klasik sistemlerden ayrılır - çünkü EPR tipi korelasyonlar gösterir. KPAD'nin mekansal kuantum korelasyonunun yardımıyla bir nesne örneğinin mekansal özelliğinin yeniden oluşturulması görevi bu tezde gösterilmiştir. Çalışmamız, KPAD modunun sürekli bazında popüler bir çapraz mekansal korelasyon özelliğini kullanarak iki boyutlu kuantum görüntüleme gerçekleştirmeye yöneliktir. Kavram kanıtı olarak deneysel sonuçlarımız, mekansal korelasyonun bir görüntüyü yeniden oluşturmak için kullanılabileceğini göstermektedir. Bu görüntüleme şeması, KPAD sürecinin sinyal ve aylak fotonlarının kuantum korelasyon davranışına dayandığı için, rastlantısal görüntüleme tekniğini kullanarak sistemdeki gürültüyü bastırabildik. Gösterilen deneysel görüntüleme yöntemi kırınım ile sınırlıdır, bu nedenle sistem çözünürlüğü en iyi durumda klasik karşıt parçalarıyla eşittir. Simülasyon çalışmamız, kuantum görüntüleme şemasının pompa ışını bel genişliği, kristal uzunluğu, örnek nesnenin konumu ve görüntüleme aracının konumu gibi girdi parametreleri tarafından etkilenebileceğini göstermektedir. Bu nedenle, giriş parametre değerlerinin dikkatli seçimi sistem performansı için kritiktir. Çalışma, bu tezde sunulan gibi kuantum tabanlı görüntüleme şemalarının gürültüye karşı yüksek direnç gösterdiğini sonuçlandırmaktadır.

Özet (Çeviri)

Quantum mechanics-based systems are increasingly used for advancing existing technologies. One of the technological frontiers where features of quantum mechanics are shown to have high potential is the imaging industry. Quantum imaging, a quantum version of the conventional imaging system, is becoming increasingly explored for imaging applications. This method of imaging involves taking advantage of unique spatial and temporal quantum correlations to enhance its figure of merit, including modulation transfer function. This thesis discusses the implementation procedure of the photonic quantum imaging scheme with the principal aim of achieving an improved imaging system. In this direction, the efficient generation of quantum sources, as well as their distribution and accurate analysis, are of paramount importance, particularly regarding the practicability of many quantum imaging applications. A quantum source based on the nonlinear process of spontaneous parametric down-conversion (SPDC) is well-known and increasingly used for this task. We theoretically study the suitability of the critically phasematched SPDC process and a detailed analysis of it is given in this thesis that will help in engineering a quantum source that is fit for quantum imaging applications. From our theoretical studies and basic experiments, it is well understood that the photon pairs called signal and idler from an SPDC process are capable of showing entanglement time and position correlation- suitable parameters for quantum imaging. These temporal and spatial correlations are used for quantum imaging where spatial correlation supports the extraction of the complete 2D features of the sample under study and the temporal correlation allows us to enhance the SNR of the system, a parameter that affects the modulation transfer function. To learn the temporal correlation's capability to suppress the noise, hence enhanced SNR, a separate work that is based on the quantum illumination experiment driven by continuous wave laser pumped SPDC is conducted. Our results show that a quantum correlation in the time domain has increased resilience to noise. In a novel method, we demonstrate that with the assistance of polarisation correlation, we can further improve the performance metric of SNR of a quantum illumination system. As we use temporal correlation in the imaging scheme in addition to the spatial correlation, this result has implications for suppressing noise from a quantum imaging system. The advancement of camera technologies offered ample room for experimenting with quantum spatial features, especially in SPDC-based spatial correlation-based imaging. The spatial correlation in SPDC stands out from classical systems- as this showed EPR-type correlations. The task of achieving reconstruction of the spatial feature of an object sample with the assistance of SPDC's spatial quantum correlation has been shown in this thesis. Our study exploited the transverse spatial correlation in the continuous basis of the SPDC mode to the realization of 2D quantum imaging. Our proof of concept experimental result proves that spatial correlation can be used for reconstructing an image. As this imaging scheme is based on the quantum-correlation behavior of signal and idler photons of the SPDC process, we could suppress the noise in the system by employing the coincidence imaging technique. The demonstrated experimental imaging method is diffraction limited, thus the resolution of the system, at best, is equal to the classical counterparts. Our simulation work shows the performance of the quantum imaging scheme can be affected by input parameters such as the pump beam waist, crystal length, and location of the sample object and the imaging instrument. Therefore, carefully selecting the input parameter values is critical for the system's performance. The study concludes that quantum-based imaging schemes, like the one presented in this thesis, have high resilience to noise.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    894782

    Yapay kas uygulamaları için nanokompozit malzeme geliştirilmesi

    Development of nanocomposite material for artificial muscle applications

    AYŞE KÜBRA AYDINALEV

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN

  2. Tez No

    355966

    Synthesis & characterization of CdSe/ZnS quantum dots

    CdSe/ZnS kuantum noktalarının sentezi ve karakterizasyonu

    HAKAN AYDIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HİLMİ ÜNLÜ

  3. Tez No

    596520

    High operating temperature mid-wave infrared hgcdte photodiode design

    Yüksek çalışma sıcaklığında orta dalgaboyu kızılötesi hgcdte fotodiyot tasarımı

    ERAY YURTSEVEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR KOCAMAN

  4. Tez No

    482317

    Synthesis and characterization of Van der Waals heterostructures, and nanofabrication of electronic devices based on two-dimensional materials

    Van der Waals heteroyapılarının sentezi, karakterizasyonu ve iki-boyutlu malzeme temelli elektronik aygıtların üretimi

    MEHDI RAMEZANI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. TALİP SERKAN KASIRGA

  5. Tez No

    408539

    Aluminat bazlı nanofosforların sentezi ve ışıma özelliklerinin incelenmesi

    Synthesis of aluminate based nanophosphors and investigation of their luminescence properties

    HÜMEYRA KARUL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    KimyaMehmet Akif Ersoy Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. FATİH MEHMET EMEN

Geri Dön