二维全光负反馈系统的光学实现方法研究

发布时间：2020-08-04 11:55

【摘要】：二维全光负反馈系统是将一维电学负反馈概念引入到二维光学系统,利用光学系统高速并行处理的优势以及电学负反馈系统稳定输出的特点,克服传统相干光学系统在图像质量、系统精度、处理速度、稳定性、抗干扰能力等方面的不足,实现超高速、大容量、高精度、高稳定性的信息处理能力。实现二维全光负反馈系统的关键技术主要包括波前相位畸变校正、二维并行负反馈叠加、光学图像放大(增强)等。论文重点对二维全光负反馈系统中的反馈和放大环节进行了较深入的研究,从理论基础、数学模型、系统性能等方面对其进行了阐述,并通过物理实验对适合闭环系统的光学图像放大技术进行分析和研究,得出影响图像放大效果的主要因素。论文的主要工作如下:(1)对二维全光负反馈系统的关键技术进行了分析,并结合系统的特点,对比常见的图像放大技术,选出适合系统的最佳放大方法;(2)对二维全光负反馈系统的基础理论进行了阐述,将衍射理论与二波耦合光放大理论应用于二维闭环系统,建立系统的理论模型,然后根据会聚透镜的傅里叶变换性质,提出系统的理想实验条件,并通过仿真实验分析系统的输出性能;(3)根据二波耦合光放大的理论分析,通过相关的物理实验确定晶体的光轴方向、入射光偏振态以及两入射光束的照射顺序和入射角度;(4)从二波耦合光学图像信号放大的条件出发,结合现有的实验设备,设计实验方案并构建光学实验平台,研究不同晶体、不同入射角度、不同入射光强比、不同入射波长对图像放大效果的影响。论文的创新之处:(1)基于衍射理论和二波耦合光放大理论建立了二维全光负反馈系统的理论模型,利用会聚透镜的傅里叶变换性质设计实验方案,并通过仿真实验验证其可行性;(2)将二波耦合光放大理论应用于二维光放大系统,设计了实验方案并构建光学实验平台,探索了各因素对光学图像放大效果的影响。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH74
【图文】：

曲面图,基尔霍夫积分,曲面,闭合曲面

( )cos(2 ( )) Re{ A P t P U是波在 P 点的振幅和相位，波，则在每一点上它都必须2222 20n uuc t 与空间有关、与时间无关的2 2( k )U 0立了一个积分，把齐次波动方上的解以及其一阶微商的值来围0P 的任一闭合曲面，如图内和 S 上连续，且 U 也满足2 2( ) ( SG U G G U dv U n

平面屏,基尔霍夫公式,立体角

图 2.2 平面屏幕衍射的基尔霍夫公式. 2.2 Kirchhoff diffraction formula of flat sc( jkR) R，则当 R 很大时可将 G 的偏exp( ) 1( )G jkRjk jkGn R R 简化为2[ ( )] ( SU UG U jkG ds G n n 所张的立体角。在2S 上， RG 是有lim ( ) 0RUR jkU n 2S 上的全部积分将逐渐消失，这被称出2S 面的波，而非流进2S 面的波，者不一定为 0。

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1010101 01010101( ) exp( )1cos( , ) ( exp( )cos( , ) Pjkrn r jkn r rjkrjk n rr 函数 G 代入到(2.18)中，得到：010 01011) [ cos( , 4jkre U jkU n r r n 径是由2P 点上的点光源发出的球1 21 21U ( P ) A exp( jkr ) /r.20)式可简化为：21 01( )01 21 01cos( , ) cos( [ 2jk r rA en r nj r r 霍夫衍射公式，但只能用于单个点

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