激光穿透強散射介質(zhì)時會受到多重散射的影響,因而未經(jīng)調(diào)制的激光無法穿透強散射介質(zhì)實現(xiàn)聚焦。采用迭代優(yōu)化法、相位共軛法或傳輸矩陣法能實現(xiàn)激光透過強散射介質(zhì)在散射介質(zhì)內(nèi)部或外部聚焦。遺傳算法具有優(yōu)越的自適應性和高魯棒性,基于遺傳算法容易實現(xiàn)光聚焦而且抗噪性能卓越。當實現(xiàn)光聚焦的速度足夠快時,就能應用光聚焦技術(shù)對活體生物組織進行成像,因此研究基于遺傳算法的光聚焦的快速實現(xiàn)具有重要意義。本文研究了遺傳算法理論并將遺傳算法用于激光波前整形實現(xiàn)光聚焦。對激光波前進行純相位或純振幅調(diào)制都能實現(xiàn)光聚焦。數(shù)字微鏡對激光振幅的調(diào)制速度比液晶空間光調(diào)制器對激光相位的調(diào)制速度更快,本文研究采用數(shù)字微鏡對入射光場進行二進制振幅調(diào)制,從而提高了實現(xiàn)光聚焦的速度。遺傳算法的迭代時間是影響光聚焦速度的重要因素。調(diào)制入射光場的掩膜矩陣從電腦傳遞到數(shù)字微鏡和CCD相機對輸出光場進行曝光并將圖像傳回電腦的過程中皆存在延時。研究對CCD相機的丟幀進行定位和處理,提出和在實驗上實現(xiàn)了錯位對準迭代時序,加快了波前整形速度。在計算機中使用并行運算遺傳算法使其能以更快的幀率迭代,從而提高了實現(xiàn)光聚焦的速度。在FPGA中實現(xiàn)GigE接口... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２以光強信號為反饋信號的迭代優(yōu)化光聚焦ｍ??Ｆｉｇ．?１－２?Ａｎ?ｉｔｅｒａｔｉｖｅ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｗｉｔｈ??

?Ｐ??ＳＬＭ??圖１－２以光強信號為反饋信號的迭代優(yōu)化光聚焦ｍ??Ｆｉｇ．?１－２?Ａｎ?ｉｔｅｒａｔｉｖｅ?ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｗｉｔｈ??ａ?ｌｉｇｈｔ?ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?ｓｉｇｎａｌ?ａｓ?ａ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?ｓｉｇｎａｌ１１１??Ｙ．?Ｃ．?Ｃｈｅｎ研究小組和Ｊｉａｎ?Ｗｅｉ?Ｔａｙ研究小組分別在２０１１年和２０１４年利用來自??于強散射介質(zhì)內(nèi)部的光聲信號為反饋信號，在散射介質(zhì)內(nèi)部實現(xiàn)了非侵入性的聚焦［４＿??５】。用短脈沖激光光束入射到有高吸收系數(shù)的散射介質(zhì)，在激光與散射介質(zhì)的相互作??用的過程中會有一部分激光能量轉(zhuǎn)換為熱能使散射介質(zhì)局部溫度升高產(chǎn)生ＭＨｚ的光??聲信號，而且該光聲信號在散射介質(zhì)內(nèi)部傳播并不受到像激光傳播那樣強烈的散射，??所以很容易在散射介質(zhì)外部用超聲換能器探測到來自散射介質(zhì)內(nèi)部的光聲信號。散射??介質(zhì)的光吸收系數(shù)越大，激光在散射介質(zhì)中轉(zhuǎn)化為熱能就越多，產(chǎn)生的光聲信號越強。??在實驗中采用變形鏡（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅｍｉｒｒｏｒ，?ＤＭ）對５３２ｎｍ的激光光束進行波前調(diào)制后，??將其入射到散射介質(zhì)中，并用超聲換能器接收來自散射介質(zhì)內(nèi)部目標區(qū)域的光聲信號，??通過算法控制變形鏡對激光波前進行連續(xù)性調(diào)制，當超聲換能器收到了最強的光聲信??號時目標區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了光聚焦。??２０１７年

—￣＿?ｊ??圖１－４數(shù)字光相位共軛法實現(xiàn)光聚焦ｌ８）??Ｆｉｇ．?１－４?Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｂｙ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｐｈａｓｅ?ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ１８１??２０１１年，Ｌｉｈｏｎｇ?Ｖ．?Ｗａｎｇ小組提出和在實驗上驗證了一種稱為時間反演超聲編??碼（Ｔｉｍｅ－ｒｅｖｅｒｓｅｄ?ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙ?ｅｎｃｏｄｅｄ，ＴＲＵＥ）的能實現(xiàn)對散射介質(zhì)內(nèi)部動態(tài)目標??點進行光聚焦的新技術(shù)［９］。入射到散射介質(zhì)內(nèi)部的擴散相干光被聚焦超聲波編碼后在??散射介質(zhì)內(nèi)部形成虛擬的導向星標，只有編碼后的光才能時間反演回傳到超聲焦點。??時間反演超聲編碼（ＴＲＵＥ）由不受光學多重散射影響的超聲波信號決定。同年，該小??組還使用高數(shù)值孔徑的光波導收集來自散射介質(zhì)的漫射光，并將其匯集到相位共軛鏡??首次提出了反射式的時間反演超聲編碼（ＴＲＵＥ）光學聚焦技術(shù)［１％實現(xiàn)了非侵入性??的散射介質(zhì)內(nèi)部的光學聚焦，拓展了時間反演超聲編碼（ＴＲＵＥ）技術(shù)的應用范圍。該??小組還在２０１４年基于時間反演超聲編碼（ＴＲＵＥ）技術(shù)實現(xiàn)在散射介質(zhì)內(nèi)部聚焦速度??提高了?２個數(shù)量級，克服了以往只能在靜態(tài)散射介質(zhì)內(nèi)部聚焦的局限性［１｜１。使用敏感??波長約為７９０ｎｍ的摻１％碲的Ｓｎ２Ｐ２Ｓ６光折變晶體作為相位共軛鏡（ＰＣＭ）

【參考文獻】：
期刊論文
[1]可抑制生物組織散射效應的光學聚焦技術(shù)研究進展[J]. 楊強,曹良才,金國藩.  中國激光. 2015(09)



本文編號：3446705