检索结果-内蒙古大学图书馆

强散射介质取象波长的研究

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光电子．激光 1997年第6期8卷 500-502页

作者：王桂芬马根源张存洲张光寅南开大学物理系

本文报导了利用扩散光子密度波取象方法研究了强散射介质取象时应该选择的最佳波长，通过在强散射介质中加入少量弱吸收物质，我们得到了更加清晰的象，因此我们得出，在研究强散射介质取象时。

关键词：强散射介质光子密度波光散射取象光学

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基于光学相干层析成像技术的强散射介质光学特性测量

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光子学报 2011年第1期40卷 98-102页

作者：高应俊金重星林林林惠珍暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室光电工程系广州510632 广东医学院生物医学工程教研室广东东莞523808

利用光学相干层析成像技术对强散射介质的光学特性进行了测量研究.通过理论模拟分析了镜面反射条件下散射系数及各向异性因子对外差效应因子的影响.提出镜面反射情况下利用广义惠更斯菲涅尔模型提取材料光学特性的算法.通过对不同浓度的... 详细信息

利用光学相干层析成像技术对强散射介质的光学特性进行了测量研究.通过理论模拟分析了镜面反射条件下散射系数及各向异性因子对外差效应因子的影响.提出镜面反射情况下利用广义惠更斯菲涅尔模型提取材料光学特性的算法.通过对不同浓度的IntralipidTM溶液的测量,获得了可靠的光学散射特性实验结果,并研究了散射系数与其浓度之间的关系,拟合结果显示散射系数与IntralipidTM溶液浓度近似呈线性关系.

关键词：光学相干层析成像强散射介质光学特性广义惠更斯菲涅尔原理

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强散射介质的三维扫描成像

强散射介质的三维扫描成像

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作者：孙非清华大学

学位级别：硕士

论文的第一章引言介绍了促使我们研究散射对成像过程的影响的原因,以及我们所希望能达到的功能.第二章对比了共焦显微镜系统与双光子显微系统从原理上的差别,同时介绍了我们将双光子显微镜与光学相干层析成像技术结合而成的MR-OCT系统,... 详细信息

论文的第一章引言介绍了促使我们研究散射对成像过程的影响的原因,以及我们所希望能达到的功能.第二章对比了共焦显微镜系统与双光子显微系统从原理上的差别,同时介绍了我们将双光子显微镜与光学相干层析成像技术结合而成的MR-OCT系统,以及利用这套系统获得的结果并引出对双光子穿透深度的疑问;第三章对光学散射理论做了简要介绍,并对散射过程所涉及的不同参数进行了一定的分析,从理论的角度对比了散射对两种扫描成像系统的影响差别;第四章介绍了模拟程序的流程以及备程序模块的功能,对程序中用到的模型做了详细的分析;第五章则对比了程序的模拟结果与使用标准样品做实验获得的结果,并利用模拟程序分析了在散射样品中,不同成像参数对获得图像质量的影响,最后对双光子成像系统与单光子系统在探测深度,成像分辨率上的差别做出了总结;第六章则另外介绍了研究生期间利用双光子显微镜定量研究药物对大鼠血管的作用分析.第七章对论文做了简要的总结归纳.

关键词：双光子荧光显微镜扫描成像技术光学散射生物组织成像强散射介质三维扫描成像

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采用电光调制的强散射介质取象研究

采用电光调制的强散射介质取象研究

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第九届全国凝聚态光学性质学术会议

作者：王桂芬马根源张存洲张光寅大学物理系(天津)

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激光光束经过强散射介质聚焦的研究

激光光束经过强散射介质聚焦的研究

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作者：黄惠玲华侨大学

学位级别：硕士

相干光通过牛奶、白色涂料、人体组织等强散射介质时,由于光在这些介质内经历了多重散射,会在出射时形成随机散斑。出射光失去了原有入射光场的空间相干性,使得稳定的相干光变成随机化的相干光、有序的图像变得随机紊乱,这严重地影响了... 详细信息

相干光通过牛奶、白色涂料、人体组织等强散射介质时,由于光在这些介质内经历了多重散射,会在出射时形成随机散斑。出射光失去了原有入射光场的空间相干性,使得稳定的相干光变成随机化的相干光、有序的图像变得随机紊乱,这严重地影响了人类从中提取信息的能力。对于这种由强散射介质引起的波前畸变,自适应光学技术则无法有效地纠正波像差。因此,克服强散射介质的散射作用已经成为各领域的研究热点。本文以强散射介质为研究对象,研究了激光经过强散射介质的聚焦。本学位论文的主要内容如下:1.激光通过强散射介质聚焦的理论模拟研究。基于角谱衍射公式和散射介质的圆型高斯分布模型,我们数值模拟了激光通过强散射介质的聚焦。通过反馈优化算法实现了光束的波前整形,在目标位置处形成一个很亮的聚焦光斑。改变聚焦目标位置后,可实现任意位置处的单点或多点聚焦。讨论了空间光调制器上的总调制单元个数、每个调制单元相位准确度与光强增长因子的关系。研究结果表明:该方法能有效地实现激光通过强散射介质的聚焦。目标位置处的光强随着总像素单元数的增加而线性地增强,并且随着调制单元的相位精度的增加而增强。模拟结果与理论分析相吻合。2.激光光束经过不透明散射介质聚焦的实验研究。由于多重散射的影响,当激光光束经过强散射介质(例如牛奶、生物组织等)之后将形成散斑。如何调制激光光束,使其经过散射介质之后能实现有效地聚焦是一项具有重要意义的研究工作。我们在实验上利用空间光调制器和连续顺序反馈优化算法对入射光波前进行相位调制,实现了激光光束经过强散射介质的有效聚焦。研究了空间光调制器上的总调制单元个数、每个调制单元的相位精度对光强增长因子的影响。实验研究结果表明,目标位置处的光强随着总调制单元数的增加而增加,并且随着调制单元的相位精度的增加而增强。3.基于二元振幅调制实现激光经过强散射介质聚焦。基于角谱衍射公式和散射介质的圆型高斯分布模型,通过二元振幅调制反馈算法实现了激光通过散射介质的聚焦。调制之后,在目标位置处得到一个很亮的聚焦光斑。也可实现在任意位置处的单点或多点聚焦。并且讨论了空间光调制器上划分的总调制单元个数与光强增长因子之间的关系。4.基于粒子群算法实现激光经过强散射介质聚焦。我们使用粒子群算法调制入射光的波前相位实现光束经过强散射介质的聚焦。理论上,基于角谱衍射公式和圆型高斯分布模型的散射介质实现了在目标位置处的聚焦。实验上则利用空间光调制器对入射光波前进行相位调制,使散射光束聚焦到目标位置处。讨论了总调制单元个数和迭代数对光强增长因子的影响,增长因子随着总调制单元个数的增大而增大。迭代次数越大,光强增长因子越大,但是增长的幅度越来越小。实验结果与理论模拟相一致。

关键词：强散射介质聚焦角谱衍射公式优化算法相位调制

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透过强散射介质波前调制技术的研究

透过强散射介质波前调制技术的研究

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作者：雷倩男山东师范大学

学位级别：硕士

光场在传播过程中经常会遇上生物组织、多模光纤等强散射介质,在这种情形下,光场在介质中会发生多重散射,多重散射严重破坏了光场的空间结构,扰乱了原光场强度、相位及偏振的分布。这种干扰使得在自由空间中调控光场的技术面临着前所未... 详细信息

光场在传播过程中经常会遇上生物组织、多模光纤等强散射介质,在这种情形下,光场在介质中会发生多重散射,多重散射严重破坏了光场的空间结构,扰乱了原光场强度、相位及偏振的分布。这种干扰使得在自由空间中调控光场的技术面临着前所未有的挑战,严重阻碍了光场在强散射介质环境中的应用。为推动该方面的应用,本文深入研究了针对强散射介质的波前调制技术,提出并实践了几种基于传输矩阵的光场调制方法,实现了对光场振幅、相位、偏振等自由度的联合调制,除了在单个平面上的调制,还将对光场调制技术的研究进一步拓展至三维多平面,具体研究内容如下: 1.基于强度传输矩阵透过强散射介质生成结构光场。通过对强度传输矩阵的测量得到了优化的入射波前,在实验中利用不同的空间滤波器,成功生成了多种结构光束。其中,利用一个环形图案作为空间振幅滤波器,透过强散射介质生成了类贝塞尔光束,对比研究了类贝塞尔光束与标准高斯光束的截面强度分布,我们发现该类贝塞尔光束的半高全宽比标准光束窄了29%;利用一个S波片作为空间偏振滤波器,透过强散射介质生成了径向偏振光束和角向偏振光束,经检测,它们的偏振特性与理论预测完全一致;利用两个涡旋相位片作为空间相位滤波器,透过强散射介质生成了相位涡旋光束(拓扑荷分别为1和2),为验证其相位结构,对光束进行离轴干涉,得到的干涉强度场分布清晰地展示了涡旋光束的相位结构。 2.透过强散射介质生成混合阶庞加莱球上的任意矢量涡旋光束。本文提出了一种在混合阶庞加莱球(Hybrid Order PoincaréSphere,Hy OPS)上不同位置灵活生成矢量涡旋光束(Vector Vortex Beam,VVB)的新颖方法。采用基于传输矩阵的点扩散函数方法,通过光学相位共轭操作,利用滤波后的传输矩阵计算出输入波面,可生成具有任意拓扑荷的左旋和右旋圆偏振涡旋光束。通过在这两个波面之间引入适当的比例关系和相位延迟,可以获得叠加入射场,该叠加入射场使得我们能够透过强散射介质在Hy OPS的不同位置精准地生成目标VVB。为表征所生成光束的偏振特性,我们测量了该光束的斯托克斯参数并绘制了相应的偏振分布图,这些偏振分布图与理论分布高度一致,充分验证了该方法的准确性。为了验证该方法的灵活性,我们尝试在一阶庞加莱球和二阶庞加莱球上透过强散射介质构建了多个VVB。此外,我们还在实验中透过强散射介质生成了任意Hy OPS上的VVB,所生成光束的偏振分布和理论分布都很好地保持一致。 3.透过强散射介质同时在多个平面上生成结构光场。基于传输矩阵理论,通过测量各输出平面对应的传输矩阵,能够实现多平面光场的同步调制。进一步,基于传输矩阵的点扩散函数调制,对调制的波前进行叠加,就可以同时在多个平面上生成结构光场。为了验证所提方法的可行性,我们实验上在强散射介质后的三个平面上同时构建了具有相同偏振方向的相位涡旋光束,经检测,这三个相位涡旋光束的拓扑荷都符合预期。此外,我们的方法还能控制不同平面上光束的偏振方向。通过对不同平面输出模式偏振方向的选择,我们在两个平面上分别生成了竖直偏振的和水平偏振的涡旋光束。为表征各平面上所生成光束的偏振特性,我们依次将检偏器角度旋转至0°、45°和90°来对两个平面上的涡旋光束进行检测,结果显示,这两个平面上的涡旋光束的偏振特性,与我们的预期完全相符。本文提出透过强散射介质生成结构光束的方法为结构光束在强散射环境中的应用提供了新的可能性,预计将推动强散射环境下光学成像、光学微操控等应用的发展。

关键词：强散射介质波前调制传输矩阵结构光场

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光通过强散射介质的光谱学及成像术—生命体光成像及光谱术的进展

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量子电子学 1995年第4期12卷 401-401页

作者：徐积仁

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基于随机散射介质的光场聚焦与反演算法研究

基于随机散射介质的光场聚焦与反演算法研究

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作者：朱瑾萱北京邮电大学

学位级别：硕士

轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)光束具有无限多个相互正交的本征态,通过OAM复用技术可以提高通信系统的传输容量,以满足目前通信高速大容量的需求。OAM光束透过散射介质聚焦和成像对空间光通信、水下物体探测以及生物医学中... 详细信息

轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)光束具有无限多个相互正交的本征态,通过OAM复用技术可以提高通信系统的传输容量,以满足目前通信高速大容量的需求。OAM光束透过散射介质聚焦和成像对空间光通信、水下物体探测以及生物医学中的病灶观察等具有重要意义。然而在光场聚焦领域,OAM光束通过毛玻璃、雾、生物组织等散射介质后光场向四周散射难以实现目标点的聚焦;在光场成像领域,接收到的光场难以辨别原始信息的传递。虽然散射光携带了有关物体的信息,但是如何从散射光中提取这些信息并重构出原始目标,“解码”原物体是光学领域的难题。因此,本研究旨在探讨光透过散射介质的聚焦和成像问题,具体工作如下:1.通过对散射介质的特性分析,建立了基于OAM光场的随机散射聚焦仿真系统模型,分析波前整形(Wave Front Shaping,WFS)技术散射单点聚焦的过程。针对WFS聚焦所用迭代算法易受噪声干扰的缺陷,提出基于超像素数字微镜阵列(Digital Micromirror Device,DMD)的和声搜索与模拟退火结合算法补偿光波波前。仿真结果表明,当迭代次数为500,种群数量为100,调制单元数为1024可以达到500的峰背比,相较于现有遗传算法将峰背比提升了 200%。在系统信噪比低至15dB时,所提出算法的峰背比达到300以上,相较于现有遗传算法将峰背比提升了 200%。该算法能够提高聚焦峰背比且能够有效抗击噪声。2.提出了一种基于超像素DMD的OAM光场多点聚焦方案,使用带全局存档的非支配排序遗传算法(archive-Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ,archive-NSGA-Ⅱ)补偿光波波前。仿真结果表明,该方案在保持均匀性的同时有效提升了总峰背比:2点聚焦时,总峰背比即为800.2,相对标准差低于0.2%,5点聚焦时,总峰背比为670,相对误差为0.6%,52点聚焦时,总峰背比为530,相对标准差为10%。基于该方案研究了组合多点聚焦方案,通过叠加5个单点聚焦对应的掩膜屏实现目标面的5点聚焦,总峰背比为600,相对误差为6%,该方法可显著减低算法计算复杂度。3.研究穿过强散射介质的OAM散射光场反演技术,建立了强散射介质的OAM光场反演仿真系统,提出了一种基于缩放思想的最优谱初始化方法对散射光场进行反演,采用Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS)算法对反演光场进行迭代优化。仿真实验结果表明,在较小采样率即采样模式数和预置输入模式数之比γ=4时能将光场反演相关度提升至0.99以上,反演误差减少至10-15以下,实现了高保真度恢复。

关键词：强散射介质轨道角动量波前整形光场聚焦光场反演

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沉没在高散射介质中的吸收体和散射体的扩散光子密度波取象

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光电子．激光 1999年第6期10卷 560-562页

作者：王桂芬马根源徐克平毛朝亮张存洲张光寅南开大学物理系天津300071

我们使用扩散光子密度波法研究了沉没在高散射介质中的吸收体和散射体的取象，并对含有吸收体和加入不同颜色染料的散射体的取象实验结果进行了比较和分析。从实验结果可以得出：用扩散光子密度波法可以探测强散射介质中吸收体或散射体... 详细信息

我们使用扩散光子密度波法研究了沉没在高散射介质中的吸收体和散射体的取象，并对含有吸收体和加入不同颜色染料的散射体的取象实验结果进行了比较和分析。从实验结果可以得出：用扩散光子密度波法可以探测强散射介质中吸收体或散射体的存在、大小和形状；以及在强散射介质中的散射体内加入不同颜色的颜料时。

关键词：强散射介质光子密度波取象吸收体散射体

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基于分布估计算法实现散斑场聚焦

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激光与光电子学进展 2024年第18期61卷 309-315页

作者：黄惠玲昌成成韩军泉州装备制造研究所福建泉州362000 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院福建物质结构研究所福建福州350002

当激光光束经过白漆、牛奶等强散射介质之后会发生多重散射,最终形成随机散斑。提出了一种分布估计算法,分别对入射光的振幅和相位进行调制,实现了光束经过散射介质后的聚焦。理论分析了调制单元总数和迭代次数对聚焦效果的影响,并进一... 详细信息

当激光光束经过白漆、牛奶等强散射介质之后会发生多重散射,最终形成随机散斑。提出了一种分布估计算法,分别对入射光的振幅和相位进行调制,实现了光束经过散射介质后的聚焦。理论分析了调制单元总数和迭代次数对聚焦效果的影响,并进一步探讨了在不同噪声水平下,分别通过分布估计算法、遗传算法、粒子群优化算法和连续顺序算法等方法进行相位调制,然后观察目标位置处光强增强倍数的变化情况。结果表明,相比于其他算法,分布估计算法的调制收敛速度更快,抗噪性能更好,聚焦效果更优。

关键词：分布估计算法聚焦强散射介质反馈优化算法调制

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