基于矢量光场的激光探测信噪比提高的研究

发布时间：2022-09-28 14:51

　　本论文首先列举并分析了国内外对矢量光束产生、应用、紧聚焦特性等方面的研究进展,总结了各研究成果的突出优势和不足之处,并分析了在激光探测领域接收端与信号同频的噪声不易滤除的现状,提出将径向偏振的Bessel-Gauss光作为信号,在同频的相干光噪声、非相干噪声与信号共同存在的情况下,设计透镜物面处第一次中心遮挡、透镜前表面第二次遮挡、高数值孔径透镜聚焦、小孔滤噪的方案。在该方案的像面处,信号光的像集中分布在像面原点处,而噪声经过第一次的遮在像面处呈现遮挡的像,即中心暗,四周亮的环形分布,设定的遮挡参数能够让信号和噪声实现空间分离,再用针孔对像面的噪声滤除,得到滤噪之后的信号光,并计算最终的信噪比。采用二元衍射元件对上述滤噪系统进行优化,即用这种相位型的调制元件代替上述方案中透镜前表面的第二次遮挡,二元衍射元件的应用能够在减少能量损失的同时,保证信号光在像面有较为集中的分布。仿真得到信号在像面分布最小时二元衍射元件的孔径角参数,给出这组参数下相干噪声、非相干噪声在像面的分布,并计算两种噪声下像面探测的信噪比。上述信噪比不是考虑信号、噪声两者同时被接收时系统最佳的信噪比,即径向偏振的矢量光在... 

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的来源
    1.2 课题的研究背景和意义
    1.3 矢量光场的产生、应用、紧聚焦性质国内外研究现状
        1.3.1 矢量光场的产生国内外研究现状
        1.3.2 矢量光场的应用国内外研究现状
        1.3.3 矢量光场的聚焦性质国内外研究现状
    1.4 国内外研究现状总体分析
    1.5 本文主要研究内容
第2章 基于矢量光场紧聚焦特性的滤噪系统总体设计
    2.1 引言
    2.2 矢量光场的紧聚焦特性
        2.2.1 矢量光场紧聚焦理论和仿真
        2.2.2 聚焦系统参数对矢量光场聚焦场的影响
    2.3 基于矢量光场的滤噪系统总体设计与仿真
        2.3.1 基于矢量光场的滤噪系统方案
        2.3.2 矢量光场经过滤噪系统的聚焦分析和仿真
        2.3.3 噪声光经过滤噪系统的成像分析
        2.3.4 基于矢量光场的滤噪系探测信噪比分析
    2.4 本章小结
第3章 面向相干噪声的矢量光场滤噪系统优化
    3.1 引言
    3.2 基于二元衍射元件的矢量光场滤噪系统改进
    3.3 矢量光场在二元衍射元件改进滤噪系统中的聚焦优化
        3.3.1 二元衍射元件设计对矢量光场聚焦的影响
        3.3.2 最佳二元衍射元件孔径角参数
    3.4 相干噪声在二元衍射元件改进滤噪系统中的成像分析
        3.4.1 相干噪声在二元衍射元件改进滤噪系统中的成像理论分析
        3.4.2 矢量光场聚焦最佳时的相干噪声成像仿真
    3.5 相干噪声入射情况下的矢量光场滤噪系统信噪比优化
    3.6 本章小结
第4章 面向非相干噪声的矢量光场滤噪系统优化
    4.1 引言
    4.2 非相干噪声在矢量光场滤噪系统中的成像分析
        4.2.1 非相干噪声在矢量光场滤噪系统中的成像理论分析
        4.2.2 非相干噪声在矢量光场滤噪系统中的成像仿真
    4.3 非相干噪声入射情况下矢量光场滤噪系统信噪比优化
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Redistributing the energy flow of tightly focused ellipticity-variant vector optical fields[J]. XU-ZHEN GAO,YUE PAN,GUAN-LIN ZHANG,MENG-DAN ZHAO,ZHI-CHENG REN,CHEN-GHOU TU,YONG-NAN LI,HUI-TIAN WANG.  Photonics Research. 2017(06)



本文编号：3681863