散射介质光波调控与成像技术研究

发布时间：2024-05-30 22:50

　　光波经过散射介质时会受到多次散射,导致出射光波表现为强烈的散斑,这对光学技术的应用造成了极大的障碍。近年的研究表明,尽管散射介质打乱了入射光波,但是光波信息并没有丢失,可以利用散射介质对光波进行操控,甚至成像。本文针对散射介质光波调控和成像两个方面进行了研究,通过散射介质的传输矩阵,可实现对光波透过散射介质的精准操纵,也可重建隐藏在散射介质前的物体图像。具体的研究内容如下:介绍了散射介质的多重散射和波前整形的基本原理。对光波透过散射介质的传输进行数学建模仿真,通过将散射介质建模为多层随机相位模板,每层之间的距离用散射介质平均自由程表示,利用角谱法完成各层之间的传播。基于数学仿真模型完成了三步相移法测量散射介质传输矩阵的仿真,仿真中采用同轴式干涉测量的装置来采集散斑数据,通过对输入平面波施加额外的三种不同相位来得到三幅不相关的散斑数据,最终计算得到传输矩阵。研究了基于散射介质传输矩阵光波调控方法。通过理论公式推导指出通过将传输矩阵与虚拟输入波前进行卷积来计算虚拟传输矩阵,利用虚拟传输矩阵可以在散射介质之后的不同位置生成任意的图案,从而实现光波调控,通过数字仿真对该方法进行了仿真分析。搭建...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究意义与背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 散射介质光波调控技术国内外研究现状
        1.2.2 散射介质成像技术国内外研究现状
    1.3 论文研究内容与组织结构
2 散射介质的理论基础
    2.1 波前整形
        2.1.1 散射介质的散射效应
        2.1.2 波前整形的基本原理
    2.2 光波在散射介质中的传播模型
    2.3 散射介质的传输矩阵
        2.3.1 散射介质传输矩阵的测量原理
        2.3.2 散射介质传输矩阵测量仿真
        2.3.3 散射介质传输矩阵仿真分析
    2.4 本章小结
3 散射介质光波调控方法研究
    3.1 基于散射介质传输矩阵光波调控的原理
    3.2 基于散射介质传输矩阵的光波调控仿真
    3.3 基于散射介质传输矩阵光波调控的实验
        3.3.1 实验系统设计
        3.3.2 散射介质光波调控的实验结果
        3.3.3 散射介质光波调控的实验结果分析
    3.4 本章小结
4 基于传输矩阵的穿透散射介质成像方法研究
    4.1 基于传输矩阵的穿透散射介质成像原理
    4.2 基于散射介质传输矩阵的成像仿真
    4.3 基于传输矩阵的穿透散射介质成像实验
        4.3.1 散射介质成像的实验结果
        4.3.2 散射介质成像的实验结果分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3984799