本文關鍵詞：激光光束經過強散射介質聚焦的研究

  更多相關文章： 強散射介質 聚焦 角譜衍射公式 優(yōu)化算法 相位調制

【摘要】：相干光通過牛奶、白色涂料、人體組織等強散射介質時,由于光在這些介質內經歷了多重散射,會在出射時形成隨機散斑。出射光失去了原有入射光場的空間相干性,使得穩(wěn)定的相干光變成隨機化的相干光、有序的圖像變得隨機紊亂,這嚴重地影響了人類從中提取信息的能力。對于這種由強散射介質引起的波前畸變,自適應光學技術則無法有效地糾正波像差。因此,克服強散射介質的散射作用已經成為各領域的研究熱點。本文以強散射介質為研究對象,研究了激光經過強散射介質的聚焦。本學位論文的主要內容如下:1.激光通過強散射介質聚焦的理論模擬研究�；诮亲V衍射公式和散射介質的圓型高斯分布模型,我們數(shù)值模擬了激光通過強散射介質的聚焦。通過反饋優(yōu)化算法實現(xiàn)了光束的波前整形,在目標位置處形成一個很亮的聚焦光斑。改變聚焦目標位置后,可實現(xiàn)任意位置處的單點或多點聚焦。討論了空間光調制器上的總調制單元個數(shù)、每個調制單元相位準確度與光強增長因子的關系。研究結果表明:該方法能有效地實現(xiàn)激光通過強散射介質的聚焦。目標位置處的光強隨著總像素單元數(shù)的增加而線性地增強,并且隨著調制單元的相位精度的增加而增強。模擬結果與理論分析相吻合。2.激光光束經過不透明散射介質聚焦的實驗研究。由于多重散射的影響,當激光光束經過強散射介質(例如牛奶、生物組織等)之后將形成散斑。如何調制激光光束,使其經過散射介質之后能實現(xiàn)有效地聚焦是一項具有重要意義的研究工作。我們在實驗上利用空間光調制器和連續(xù)順序反饋優(yōu)化算法對入射光波前進行相位調制,實現(xiàn)了激光光束經過強散射介質的有效聚焦。研究了空間光調制器上的總調制單元個數(shù)、每個調制單元的相位精度對光強增長因子的影響。實驗研究結果表明,目標位置處的光強隨著總調制單元數(shù)的增加而增加,并且隨著調制單元的相位精度的增加而增強。3.基于二元振幅調制實現(xiàn)激光經過強散射介質聚焦。基于角譜衍射公式和散射介質的圓型高斯分布模型,通過二元振幅調制反饋算法實現(xiàn)了激光通過散射介質的聚焦。調制之后,在目標位置處得到一個很亮的聚焦光斑。也可實現(xiàn)在任意位置處的單點或多點聚焦。并且討論了空間光調制器上劃分的總調制單元個數(shù)與光強增長因子之間的關系。4.基于粒子群算法實現(xiàn)激光經過強散射介質聚焦。我們使用粒子群算法調制入射光的波前相位實現(xiàn)光束經過強散射介質的聚焦。理論上,基于角譜衍射公式和圓型高斯分布模型的散射介質實現(xiàn)了在目標位置處的聚焦。實驗上則利用空間光調制器對入射光波前進行相位調制,使散射光束聚焦到目標位置處。討論了總調制單元個數(shù)和迭代數(shù)對光強增長因子的影響,增長因子隨著總調制單元個數(shù)的增大而增大。迭代次數(shù)越大,光強增長因子越大,但是增長的幅度越來越小。實驗結果與理論模擬相一致。
【關鍵詞】：強散射介質 聚焦 角譜衍射公式 優(yōu)化算法 相位調制
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN24
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景與意義9-11
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀與發(fā)展11-15
• 1.3 論文研究內容及結構安排15-17
• 第2章 激光經過強散射介質聚焦的理論基礎17-23
• 2.1 散射理論17-18
• 2.2 光學散斑及其數(shù)學表示18-19
• 2.3 光學傳輸矩陣19-20
• 2.4 隨機散射介質的制備20-21
• 2.5 本章小結21-23
• 第3章 激光通過強散射介質聚焦的理論模擬研究23-29
• 3.1 理論分析23-24
• 3.2 數(shù)值模擬過程24-26
• 3.3 模擬結果及分析26-28
• 3.4 本章小結28-29
• 第4章 激光光束經過不透明散射介質聚焦的實驗研究29-35
• 4.1 理論分析29-30
• 4.2 樣品制備及實驗裝置30-32
• 4.3 實驗結果及分析32-34
• 4.4 本章小結34-35
• 第5章 基于二元振幅調制實現(xiàn)激光經過強散射介質聚焦35-41
• 5.1 理論分析35-36
• 5.2 數(shù)值模擬過程36-37
• 5.3 模擬結果及分析37-39
• 5.4 本章小結39-41
• 第6章 基于粒子群算法實現(xiàn)激光經過強散射介質聚焦41-49
• 6.1 粒子群算法41-43
• 6.2 數(shù)值模擬過程43-44
• 6.3 數(shù)值模擬結果及分析44-45
• 6.4 實驗結果及分析45-47
• 6.5 本章小結47-49
• 第7章 結論與展望49-51
• 7.1 主要結論49-50
• 7.2 展望50-51
• 參考文獻51-57
• 致謝57-59
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果59

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本文編號：1092534