本文關鍵詞：激光光束經(jīng)過散射介質(zhì)的光場特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本學位論文中,我們研究了激光光束經(jīng)過散射介質(zhì)后形成的光場特性,進而對激光光束的傳輸特性及其與散射介質(zhì)相互作用后形成的散斑場進行了細致研究。散斑現(xiàn)象很早以前就被研究者所發(fā)現(xiàn),由于當時的局限性并未引起人們的足夠重視。隨著科學技術的日新月異,尤其是激光技術不斷的突破創(chuàng)新,特殊激光光束在各個科研領域研究中扮演著無可比擬的角色,這極大的推動光學散斑研究的快速發(fā)展。當激光光束經(jīng)過不透明的散射介質(zhì)時,光束經(jīng)過多重散射形成散斑圖樣。如果獲取散斑的相關信息,利用相關技術就可以獲得復原物的像,這對現(xiàn)代生物醫(yī)學成像等具有重要作用。基于激光光束經(jīng)過散射介質(zhì)形成散斑的重要性,我們從以下三個方面進行了深入研究:首先,基于光束衍射傳輸理論和概率統(tǒng)計理論,我們研究了渦旋光束經(jīng)過散射介質(zhì)形成的散斑場特性。渦旋光束因其特殊的螺旋波前相位結(jié)構,并具有軌道角動量(OAM)和截面中心光強為環(huán)狀結(jié)構,在眾多領域中得到廣泛應用�；跍u旋光束和散斑的諸多特性,我們對渦旋光束經(jīng)過散射介質(zhì)后形成的散斑特性進行了細致研究。我們在理論上和實驗上研究了渦旋光束經(jīng)過散射介質(zhì)散射后形成的散斑場特性,并且討論了渦旋光束的拓撲電荷數(shù)以及散射介質(zhì)顆粒尺度對散斑特性的影響等。其次,我們對角向偏振無衍射光束的傳輸及其經(jīng)過散射介質(zhì)后形成的散斑場特性進行研究。通過理論模擬角向偏振無衍射光束的傳輸特性,研究軸棱錐角度大小對形成散斑的影響,并且研究了不同偏振態(tài)光束對形成散斑特性的影響。我們使高斯光束先通過角向偏振轉(zhuǎn)換儀獲得角向偏振光束,隨后入射到軸棱錐得到角向偏振無衍射光束,進而使其經(jīng)過散射介質(zhì)形成散斑場。通過理論分析可知,隨著散射介質(zhì)顆粒尺度的減小,形成的散斑顆粒大小也逐漸減小。隨著角向偏振無衍射光束的錐角減小,形成的散斑場顆粒大小逐漸增大。最后,基于相干衍射成像理論,我們通過記錄激光光束經(jīng)過散射介質(zhì)形成的散斑強度,直接用迭代算法重建散射介質(zhì)樣品波前分布。運用CDI技術中的PIE算法,我們成功重建出散射介質(zhì)(如南瓜莖橫切片和分辨率測試靶基片)的樣品波前分布。并且用MATLAB程序?qū)ι⑸浣橘|(zhì)的形貌進行還原,測出其強度分布和相位分布。初步實現(xiàn)了激光光束經(jīng)過散射介質(zhì)后的光學成像,我們還發(fā)現(xiàn)這種方法具有可拓展的成像范圍,視場范圍不受CCD尺寸大小的影響,收斂速度較快且具有較強的抗干擾能力。這對研究激光光束經(jīng)過強散射介質(zhì)成像具有重要借鑒意義。
【關鍵詞】：散斑 散射介質(zhì) 渦旋光束 角向偏振無衍射光束 PIE 成像
【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】：TN241
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 課題研究的背景和意義9-11
• 1.2 散斑研究的應用及發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 論文的研究內(nèi)容12-14
• 1.3.1 渦旋光束經(jīng)過散射介質(zhì)產(chǎn)生的研究12-13
• 1.3.2 角向偏振無衍射光束經(jīng)散射介質(zhì)產(chǎn)生散斑的研究13
• 1.3.3 基于PIE算法的激光經(jīng)過弱散射介質(zhì)成像研究13-14
• 1.4 論文的創(chuàng)新點14-15
• 第2章 激光經(jīng)過散射介質(zhì)形成散斑的理論基礎15-23
• 2.1 光束傳輸理論15-18
• 2.1.1 柯林斯公式15-17
• 2.1.2 渦旋光束17
• 2.1.3 角向偏振無衍射光束17-18
• 2.2 散斑形成理論基礎18-22
• 2.2.1 光學散斑的統(tǒng)計性質(zhì)19-21
• 2.2.2 蒙特卡洛理論21
• 2.2.3 有限時域差分理論21-22
• 2.3 小結(jié)22-23
• 第3章 渦旋光束經(jīng)過散射介質(zhì)產(chǎn)生散斑的研究23-31
• 3.1 理論分析23-25
• 3.2 仿真模擬25-27
• 3.3 實驗過程27-30
• 3.4 小結(jié)30-31
• 第4章 角向偏振無衍射光束經(jīng)散射介質(zhì)產(chǎn)生散斑的研究31-45
• 4.1 理論分析31-35
• 4.2 角向偏振無衍射光束的傳輸特性及其偏振態(tài)研究35-41
• 4.2.1 仿真模擬35-39
• 4.2.2 實驗結(jié)果39-41
• 4.3 角向偏振無衍射光束經(jīng)過散射介質(zhì)形成散斑特性研究41-44
• 4.4 小結(jié)44-45
• 第5章 基于PIE技術的激光光束經(jīng)過散射介質(zhì)成像研究45-53
• 5.1 相干衍射成像45-47
• 5.1.1 相干衍射成像簡介45-46
• 5.1.2 PIE算法46-47
• 5.2 實驗裝置47-48
• 5.3 位移平臺的控制及數(shù)據(jù)讀取48-49
• 5.4 實驗結(jié)果49-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 第6章 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 主要結(jié)論53-54
• 6.2 展望54-55
• 參考文獻55-61
• 致謝61-63
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果63

  本文關鍵詞：激光光束經(jīng)過散射介質(zhì)的光場特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：494956