在光學的很多領域中,都存在著散斑現(xiàn)象。激光經(jīng)過散射介質傳輸后,由于散射介質的隨機散射效應,導致散射介質出射的光場變成了無序的散斑場。當光經(jīng)過多模光纖傳輸后,由于模式之間的耦合和疊加,光纖的缺陷,光纖的色散等效應,造成在多模光纖出射端,也出現(xiàn)了光強隨機分布的散斑場。這種無序的散斑場一定程度上影響了激光的應用。本文針對散射介質和多模光纖兩種隨機介質,分別研究了多模光纖的光強和偏振調控以及物體經(jīng)過散射介質的成像。主要研究內容如下:1.當線偏振光經(jīng)過多模光纖傳輸后,在光纖出射端散斑場的隨機性不僅表現(xiàn)在光強上,也體現(xiàn)在偏振分布上。利用反饋波前整形技術,對光纖出射端的光強和偏振進行了調控。以散斑場的光強作為反饋,基于迭代算法,實現(xiàn)了光纖出射端散斑場的聚焦。并在此基礎上,加入偏振片,實現(xiàn)了對散斑場的偏振調控。此外,利用兩個相機的光強作為反饋,并通過在相機前面控制偏振片的方向,獲得了針型聚焦線,并可以有效控制聚焦線上的偏振分布。2.針對物體經(jīng)過散射介質無法成像的問題,我們利用深度學習有效實現(xiàn)了散射成像。利用基于Mobilenet的Unet架構進行散斑場還原,驗證了深度學習可以實現(xiàn)散射成像。Unet架構... 

【文章來源】：華僑大學福建省

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

反饋控制波前整形聚焦的原理與結果

第1章緒論3調制算法，并比較了不同算法在聚焦效果和迭代過程中的優(yōu)缺點[24]。其中值得一提的是，2010年，他們基于散射介質，實現(xiàn)了超分辨率聚焦，通過對6μm的散射介質的散斑場進行調控，獲得了約為傳統(tǒng)透鏡聚焦十分之一的光斑，如圖1.2所示[26]。研究人員發(fā)現(xiàn)激光經(jīng)過強散射介質時，散射介質增大了入射光的數(shù)值孔徑，這就意味著可以實現(xiàn)超衍射極限的聚焦，使散射介質變?yōu)橐环N實現(xiàn)聚焦的光學元件。2008年，Z.Yaqoob等人將非線性相位共軛技術應用于生物組織成像，他們使用的光折變晶體來抑制隨機散斑場，通過單次記錄完成散射成像，如圖1.3所示[27]。2009年，Pauriss等人利用SLM實現(xiàn)相位共軛，對光纖輸出場進行調控。相位共軛聚焦如圖1.4所示。由于非線性效應相位共軛對激光功率以及晶體都有一定要求，這使實驗的成本和復雜度也大大加深，空間光調制器的出現(xiàn)實現(xiàn)數(shù)字相位共軛。圖1.1反饋控制波前整形聚焦的原理與結果圖1.2超衍射極限聚焦示意圖圖1.3光折變經(jīng)晶體相位共軛實驗圖圖1.4數(shù)字光學相位共軛示意圖

第1章緒論3調制算法，并比較了不同算法在聚焦效果和迭代過程中的優(yōu)缺點[24]。其中值得一提的是，2010年，他們基于散射介質，實現(xiàn)了超分辨率聚焦，通過對6μm的散射介質的散斑場進行調控，獲得了約為傳統(tǒng)透鏡聚焦十分之一的光斑，如圖1.2所示[26]。研究人員發(fā)現(xiàn)激光經(jīng)過強散射介質時，散射介質增大了入射光的數(shù)值孔徑，這就意味著可以實現(xiàn)超衍射極限的聚焦，使散射介質變?yōu)橐环N實現(xiàn)聚焦的光學元件。2008年，Z.Yaqoob等人將非線性相位共軛技術應用于生物組織成像，他們使用的光折變晶體來抑制隨機散斑場，通過單次記錄完成散射成像，如圖1.3所示[27]。2009年，Pauriss等人利用SLM實現(xiàn)相位共軛，對光纖輸出場進行調控。相位共軛聚焦如圖1.4所示。由于非線性效應相位共軛對激光功率以及晶體都有一定要求，這使實驗的成本和復雜度也大大加深，空間光調制器的出現(xiàn)實現(xiàn)數(shù)字相位共軛。圖1.1反饋控制波前整形聚焦的原理與結果圖1.2超衍射極限聚焦示意圖圖1.3光折變經(jīng)晶體相位共軛實驗圖圖1.4數(shù)字光學相位共軛示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種基于DMD二值振幅調制的多模光纖出射光斑聚焦掃描技術[J]. 趙廣智,耿燚,陳慧,許程訪,莊斌,賀正權,胡寶文,任立勇.  光學學報. 2018(09)
[2]基于振幅分束調制的相位恢復成像技術[J]. 何西,劉誠,朱健強.  光學學報. 2018(09)
[3]基于純相位調制的散射介質傳輸矩陣測量與光波聚焦[J]. 趙明,趙美晶,孫程偉,許文海.  光學學報. 2018(01)
[4]自由空間中偏振調制光場的傳輸及控制[J]. 劉圣,李鵬,章毅,韓磊,程華超,趙建林.  光學學報. 2016(10)
[5]基于空間光調制器的多模光纖出射光斑聚焦目標函數(shù)研究[J]. 尹哲,劉國棟,劉炳國,莊志濤,甘雨,陳鳳東.  中國激光. 2015(07)
[6]基于時間透鏡原理實現(xiàn)微波信號時間反演[J]. 丁帥,王秉中,葛廣頂,王多,趙德雙.  物理學報. 2012(06)
[7]3D-STIR序列增強掃描在腰骶叢神經(jīng)成像中的應用研究[J]. 呂銀章,孔祥泉,劉定西,柳曦,羅是是,楊帆.  臨床放射學雜志. 2011(02)
[8]時間反演電磁波超分辨率特性[J]. 葛廣頂,王秉中,黃海燕,鄭罡.  物理學報. 2009(12)
[9]層狀生物組織中的HIFU聲焦域研究[J]. 周玉祿,程建政,張德俊.  中國超聲醫(yī)學雜志. 2007(10)
[10]增量維納濾波法在波前探測解卷積中的應用[J]. 胡邊,饒長輝.  光學學報. 2004(10)

碩士論文
[1]激光光束經(jīng)過強散射介質聚焦的研究[D]. 黃惠玲.華僑大學 2016



本文編號：3247087