随机介质的波前校正调控光束再聚焦算法与实验研究

发布时间：2023-01-27 13:36

　　采用相干光源照射随机介质如白漆、纸张、毛玻璃和生物组织等时,光在随机介质表面及内部发生散射,而不同区域的散射光经历不同的光程导致波前相位严重畸变并产生干涉,形成散斑（Speckle）。随机介质致使的波前畸变是许多光学技术发展的主要障碍之一:如光纤对光的散射将导致光纤传输的信号或能量衰减严重、质量变差、传输距离变短;在微粒操控领域中,介质对光的散射将使其操作性变差;在激光技术领域,介质的散射将导致脉冲激光的脉宽被展宽、能量的空间和时间分布发生变化;在生物医学光子学领域,生物组织对光的强散射导致光学成像的深度差、分辨率低,同时也会降低光热治疗效果。显然,精确调控光束在随机散射介质的传输特性、降低散射对各种光学技术的影响是光学领域的重要研究课题之一。本文基于光学衍射理论,推导了调控光在随机介质传输特性的理论模型并进行仿真,搭建基于透射式空间光调制器（Spatial Light Modulator,SLM）调控光在随机散射介质的传输并再次实现聚焦的实验平台,并对相位调控的反馈算法进行了研究和测试。主要工作总结如下:（1）基于菲涅尔衍射基本理论结合傅里叶光学,推导光在随机散射介质中传输的理论模型... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 波前调制
        1.2.2 相位共轭
        1.2.3 传输矩阵测量
    1.3 论文研究内容
    1.4 论文组织结构安排
第二章 随机散射介质聚焦理论基础
    2.1 随机散射聚焦原理
    2.2 随机散射介质聚焦理论及仿真
        2.2.1 随机散射介质生成
        2.2.2 随机散射介质光波传播模型及仿真
    2.3 本章小结
第三章 随机散射介质聚焦算法仿真
    3.1 聚焦仿真评价系统
    3.2 连续顺序算法（CSA）应用于随机介质聚焦
        3.2.1 连续顺序算法
        3.2.2 基于CSA散射介质的优化仿真
    3.3 遗传算法（GA）应用于随机介质聚焦
        3.3.1 遗传算法
        3.3.2 基于GA散射介质的优化仿真
    3.4 粒子群算法（PSO）应用于随机介质聚焦
        3.4.1 粒子群算法
        3.4.2 基于PSO散射介质的优化仿真
    3.5 算法对比分析
    3.6 本章小结
第四章 随机散射介质聚焦实验平台设计及搭建
    4.1 聚焦实验平台设计
        4.1.1 液晶空间光调制器
        4.1.2 图像采集设备
        4.1.3 聚焦实验平台搭建
    4.2 透射式SLM的纯相位调控
    4.3 随机散射介质聚焦实验
        4.3.1 基于CSA算法的聚焦实验
        4.3.2 基于GA算法的聚焦实验
        4.3.3 基于PSO算法的聚焦实验
        4.3.4 实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 论文创新点
    5.3 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果



本文编号：3732380