激光经过随机介质的光场调控与成像
发布时间：2021-06-24 12:20
在光学的很多领域中,都存在着散斑现象。激光经过散射介质传输后,由于散射介质的随机散射效应,导致散射介质出射的光场变成了无序的散斑场。当光经过多模光纤传输后,由于模式之间的耦合和叠加,光纤的缺陷,光纤的色散等效应,造成在多模光纤出射端,也出现了光强随机分布的散斑场。这种无序的散斑场一定程度上影响了激光的应用。本文针对散射介质和多模光纤两种随机介质,分别研究了多模光纤的光强和偏振调控以及物体经过散射介质的成像。主要研究内容如下:1.当线偏振光经过多模光纤传输后,在光纤出射端散斑场的随机性不仅表现在光强上,也体现在偏振分布上。利用反馈波前整形技术,对光纤出射端的光强和偏振进行了调控。以散斑场的光强作为反馈,基于迭代算法,实现了光纤出射端散斑场的聚焦。并在此基础上,加入偏振片,实现了对散斑场的偏振调控。此外,利用两个相机的光强作为反馈,并通过在相机前面控制偏振片的方向,获得了针型聚焦线,并可以有效控制聚焦线上的偏振分布。2.针对物体经过散射介质无法成像的问题,我们利用深度学习有效实现了散射成像。利用基于Mobilenet的Unet架构进行散斑场还原,验证了深度学习可以实现散射成像。Unet架构...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反馈控制波前整形聚焦的原理与结果
第1章绪论3调制算法，并比较了不同算法在聚焦效果和迭代过程中的优缺点[24]。其中值得一提的是，2010年，他们基于散射介质，实现了超分辨率聚焦，通过对6μm的散射介质的散斑场进行调控，获得了约为传统透镜聚焦十分之一的光斑，如图1.2所示[26]。研究人员发现激光经过强散射介质时，散射介质增大了入射光的数值孔径，这就意味着可以实现超衍射极限的聚焦，使散射介质变为一种实现聚焦的光学元件。2008年，Z.Yaqoob等人将非线性相位共轭技术应用于生物组织成像，他们使用的光折变晶体来抑制随机散斑场，通过单次记录完成散射成像，如图1.3所示[27]。2009年，Pauriss等人利用SLM实现相位共轭，对光纤输出场进行调控。相位共轭聚焦如图1.4所示。由于非线性效应相位共轭对激光功率以及晶体都有一定要求，这使实验的成本和复杂度也大大加深，空间光调制器的出现实现数字相位共轭。图1.1反馈控制波前整形聚焦的原理与结果图1.2超衍射极限聚焦示意图图1.3光折变经晶体相位共轭实验图图1.4数字光学相位共轭示意图
第1章绪论3调制算法，并比较了不同算法在聚焦效果和迭代过程中的优缺点[24]。其中值得一提的是，2010年，他们基于散射介质，实现了超分辨率聚焦，通过对6μm的散射介质的散斑场进行调控，获得了约为传统透镜聚焦十分之一的光斑，如图1.2所示[26]。研究人员发现激光经过强散射介质时，散射介质增大了入射光的数值孔径，这就意味着可以实现超衍射极限的聚焦，使散射介质变为一种实现聚焦的光学元件。2008年，Z.Yaqoob等人将非线性相位共轭技术应用于生物组织成像，他们使用的光折变晶体来抑制随机散斑场，通过单次记录完成散射成像，如图1.3所示[27]。2009年，Pauriss等人利用SLM实现相位共轭，对光纤输出场进行调控。相位共轭聚焦如图1.4所示。由于非线性效应相位共轭对激光功率以及晶体都有一定要求，这使实验的成本和复杂度也大大加深，空间光调制器的出现实现数字相位共轭。图1.1反馈控制波前整形聚焦的原理与结果图1.2超衍射极限聚焦示意图图1.3光折变经晶体相位共轭实验图图1.4数字光学相位共轭示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于DMD二值振幅调制的多模光纤出射光斑聚焦扫描技术[J]. 赵广智,耿燚,陈慧,许程访,庄斌,贺正权,胡宝文,任立勇. 光学学报. 2018(09)
[2]基于振幅分束调制的相位恢复成像技术[J]. 何西,刘诚,朱健强. 光学学报. 2018(09)
[3]基于纯相位调制的散射介质传输矩阵测量与光波聚焦[J]. 赵明,赵美晶,孙程伟,许文海. 光学学报. 2018(01)
[4]自由空间中偏振调制光场的传输及控制[J]. 刘圣,李鹏,章毅,韩磊,程华超,赵建林. 光学学报. 2016(10)
[5]基于空间光调制器的多模光纤出射光斑聚焦目标函数研究[J]. 尹哲,刘国栋,刘炳国,庄志涛,甘雨,陈凤东. 中国激光. 2015(07)
[6]基于时间透镜原理实现微波信号时间反演[J]. 丁帅,王秉中,葛广顶,王多,赵德双. 物理学报. 2012(06)
[7]3D-STIR序列增强扫描在腰骶丛神经成像中的应用研究[J]. 吕银章,孔祥泉,刘定西,柳曦,罗是是,杨帆. 临床放射学杂志. 2011(02)
[8]时间反演电磁波超分辨率特性[J]. 葛广顶,王秉中,黄海燕,郑罡. 物理学报. 2009(12)
[9]层状生物组织中的HIFU声焦域研究[J]. 周玉禄,程建政,张德俊. 中国超声医学杂志. 2007(10)
[10]增量维纳滤波法在波前探测解卷积中的应用[J]. 胡边,饶长辉. 光学学报. 2004(10)
硕士论文
[1]激光光束经过强散射介质聚焦的研究[D]. 黄惠玲.华侨大学 2016
本文编号：3247087
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反馈控制波前整形聚焦的原理与结果
第1章绪论3调制算法，并比较了不同算法在聚焦效果和迭代过程中的优缺点[24]。其中值得一提的是，2010年，他们基于散射介质，实现了超分辨率聚焦，通过对6μm的散射介质的散斑场进行调控，获得了约为传统透镜聚焦十分之一的光斑，如图1.2所示[26]。研究人员发现激光经过强散射介质时，散射介质增大了入射光的数值孔径，这就意味着可以实现超衍射极限的聚焦，使散射介质变为一种实现聚焦的光学元件。2008年，Z.Yaqoob等人将非线性相位共轭技术应用于生物组织成像，他们使用的光折变晶体来抑制随机散斑场，通过单次记录完成散射成像，如图1.3所示[27]。2009年，Pauriss等人利用SLM实现相位共轭，对光纤输出场进行调控。相位共轭聚焦如图1.4所示。由于非线性效应相位共轭对激光功率以及晶体都有一定要求，这使实验的成本和复杂度也大大加深，空间光调制器的出现实现数字相位共轭。图1.1反馈控制波前整形聚焦的原理与结果图1.2超衍射极限聚焦示意图图1.3光折变经晶体相位共轭实验图图1.4数字光学相位共轭示意图
第1章绪论3调制算法，并比较了不同算法在聚焦效果和迭代过程中的优缺点[24]。其中值得一提的是，2010年，他们基于散射介质，实现了超分辨率聚焦，通过对6μm的散射介质的散斑场进行调控，获得了约为传统透镜聚焦十分之一的光斑，如图1.2所示[26]。研究人员发现激光经过强散射介质时，散射介质增大了入射光的数值孔径，这就意味着可以实现超衍射极限的聚焦，使散射介质变为一种实现聚焦的光学元件。2008年，Z.Yaqoob等人将非线性相位共轭技术应用于生物组织成像，他们使用的光折变晶体来抑制随机散斑场，通过单次记录完成散射成像，如图1.3所示[27]。2009年，Pauriss等人利用SLM实现相位共轭，对光纤输出场进行调控。相位共轭聚焦如图1.4所示。由于非线性效应相位共轭对激光功率以及晶体都有一定要求，这使实验的成本和复杂度也大大加深，空间光调制器的出现实现数字相位共轭。图1.1反馈控制波前整形聚焦的原理与结果图1.2超衍射极限聚焦示意图图1.3光折变经晶体相位共轭实验图图1.4数字光学相位共轭示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于DMD二值振幅调制的多模光纤出射光斑聚焦扫描技术[J]. 赵广智,耿燚,陈慧,许程访,庄斌,贺正权,胡宝文,任立勇. 光学学报. 2018(09)
[2]基于振幅分束调制的相位恢复成像技术[J]. 何西,刘诚,朱健强. 光学学报. 2018(09)
[3]基于纯相位调制的散射介质传输矩阵测量与光波聚焦[J]. 赵明,赵美晶,孙程伟,许文海. 光学学报. 2018(01)
[4]自由空间中偏振调制光场的传输及控制[J]. 刘圣,李鹏,章毅,韩磊,程华超,赵建林. 光学学报. 2016(10)
[5]基于空间光调制器的多模光纤出射光斑聚焦目标函数研究[J]. 尹哲,刘国栋,刘炳国,庄志涛,甘雨,陈凤东. 中国激光. 2015(07)
[6]基于时间透镜原理实现微波信号时间反演[J]. 丁帅,王秉中,葛广顶,王多,赵德双. 物理学报. 2012(06)
[7]3D-STIR序列增强扫描在腰骶丛神经成像中的应用研究[J]. 吕银章,孔祥泉,刘定西,柳曦,罗是是,杨帆. 临床放射学杂志. 2011(02)
[8]时间反演电磁波超分辨率特性[J]. 葛广顶,王秉中,黄海燕,郑罡. 物理学报. 2009(12)
[9]层状生物组织中的HIFU声焦域研究[J]. 周玉禄,程建政,张德俊. 中国超声医学杂志. 2007(10)
[10]增量维纳滤波法在波前探测解卷积中的应用[J]. 胡边,饶长辉. 光学学报. 2004(10)
硕士论文
[1]激光光束经过强散射介质聚焦的研究[D]. 黄惠玲.华侨大学 2016
本文编号：3247087
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3247087.html
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