基于遗传算法波前整形的光透过散射介质快速聚焦的方法研究
发布时间：2021-10-20 09:59
激光穿透强散射介质时会受到多重散射的影响,因而未经调制的激光无法穿透强散射介质实现聚焦。采用迭代优化法、相位共轭法或传输矩阵法能实现激光透过强散射介质在散射介质内部或外部聚焦。遗传算法具有优越的自适应性和高鲁棒性,基于遗传算法容易实现光聚焦而且抗噪性能卓越。当实现光聚焦的速度足够快时,就能应用光聚焦技术对活体生物组织进行成像,因此研究基于遗传算法的光聚焦的快速实现具有重要意义。本文研究了遗传算法理论并将遗传算法用于激光波前整形实现光聚焦。对激光波前进行纯相位或纯振幅调制都能实现光聚焦。数字微镜对激光振幅的调制速度比液晶空间光调制器对激光相位的调制速度更快,本文研究采用数字微镜对入射光场进行二进制振幅调制,从而提高了实现光聚焦的速度。遗传算法的迭代时间是影响光聚焦速度的重要因素。调制入射光场的掩膜矩阵从电脑传递到数字微镜和CCD相机对输出光场进行曝光并将图像传回电脑的过程中皆存在延时。研究对CCD相机的丢帧进行定位和处理,提出和在实验上实现了错位对准迭代时序,加快了波前整形速度。在计算机中使用并行运算遗传算法使其能以更快的帧率迭代,从而提高了实现光聚焦的速度。在FPGA中实现GigE接口...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２以光强信号为反馈信号的迭代优化光聚焦ｍ??Ｆｉｇ．?１－２?Ａｎ?ｉｔｅｒａｔｉｖｅ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｗｉｔｈ??
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—￣＿?ｊ??图１－４数字光相位共轭法实现光聚焦ｌ８）??Ｆｉｇ．?１－４?Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｂｙ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｐｈａｓｅ?ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ１８１??２０１１年，Ｌｉｈｏｎｇ?Ｖ．?Ｗａｎｇ小组提出和在实验上验证了一种称为时间反演超声编??码（Ｔｉｍｅ－ｒｅｖｅｒｓｅｄ?ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙ?ｅｎｃｏｄｅｄ，ＴＲＵＥ）的能实现对散射介质内部动态目标??点进行光聚焦的新技术［９］。入射到散射介质内部的扩散相干光被聚焦超声波编码后在??散射介质内部形成虚拟的导向星标，只有编码后的光才能时间反演回传到超声焦点。??时间反演超声编码（ＴＲＵＥ）由不受光学多重散射影响的超声波信号决定。同年，该小??组还使用高数值孔径的光波导收集来自散射介质的漫射光，并将其汇集到相位共轭镜??首次提出了反射式的时间反演超声编码（ＴＲＵＥ）光学聚焦技术［１％实现了非侵入性??的散射介质内部的光学聚焦，拓展了时间反演超声编码（ＴＲＵＥ）技术的应用范围。该??小组还在２０１４年基于时间反演超声编码（ＴＲＵＥ）技术实现在散射介质内部聚焦速度??提高了?２个数量级，克服了以往只能在静态散射介质内部聚焦的局限性［１｜１。使用敏感??波长约为７９０ｎｍ的掺１％碲的Ｓｎ２Ｐ２Ｓ６光折变晶体作为相位共轭镜（ＰＣＭ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]可抑制生物组织散射效应的光学聚焦技术研究进展[J]. 杨强,曹良才,金国藩. 中国激光. 2015(09)
本文编号：3446705
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２以光强信号为反馈信号的迭代优化光聚焦ｍ??Ｆｉｇ．?１－２?Ａｎ?ｉｔｅｒａｔｉｖｅ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｗｉｔｈ??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]可抑制生物组织散射效应的光学聚焦技术研究进展[J]. 杨强,曹良才,金国藩. 中国激光. 2015(09)
本文编号：3446705
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