无序介质的光场调控与通道分析

论文摘要

无序介质中的多重散射使光束波前发生畸变,限制了光传输能力。因此,不管是应用不同调控技术开发无序介质的调制能力,还是探究其光传输特性来挖掘处理光信息的潜力,都具有重要的意义。本文通过实验来研究无序介质。设计实验光路并编写算法,实际测量了用氧化锌颗粒制成的无序介质样品的传输矩阵,以复矩阵的形式描述无序介质。一方面,本文研究无序介质的光场调控方法。结合传输矩阵和数字光学相位共轭法,不仅将纯相位图样从紊乱的散斑图像中恢复出来,也使得光束经过无序介质后聚焦和成像在探测平面上的任意指定位置。此外,解析传输矩阵中蕴含的介质通道信息,使用无需实测传输矩阵的波前优化法,将出射光场的光强提升了数倍。另一方面,本文进一步研究无序介质的光传输特性。考虑到介质两侧光场能量制约关系,着眼于从通道角度探究被无序介质透射和反射的光场的联系,根据散射矩阵理论和随机矩阵理论,分别验证了实际测量得到的透射传输矩阵和反射传输矩阵的有效性后,计算通道间的互映射系数,发现系数的分布体现了透射率和反射率的负相关关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 课题研究背景
•   1.2 国内外研究成果
•     1.2.1 无序介质光场调控研究进展
•     1.2.2 无序介质传输特性研究进展
•   1.3 本文内容
• 2 光在无序介质中的传播特性
•   2.1 无序介质传播模型
•   2.2 无序介质的复矩阵模型
•   2.3 传输矩阵的测量
•     2.3.1 空间光调制器原理
•     2.3.2 哈达玛矩阵调制入射光场
•     2.3.3 全场相移干涉法解出射相位
•   2.4 本章小结
• 3 无序介质光场调控方法
•   3.1 基于传输矩阵的聚焦和成像
•     3.1.1 基于传输矩阵的光场调控
•     3.1.2 数字光学相位共轭法
•     3.1.3 聚焦和成像实验
•   3.2 基于反馈的光束波前整形
•     3.2.1 波前优化法
•     3.2.2 光场强度调控实验
•   3.3 本章小结
• 4 无序介质通道分析
•   4.1 散射矩阵理论
•   4.2 随机矩阵理论基础
•   4.3 无序介质通道研究实验
•   4.4 本章小结
• 5 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李扬彦

导师: 辛煜

关键词: 无序介质,光场调控,传输矩阵,随机矩阵理论,特征通道

来源: 南京理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 南京理工大学

分类号: O43

DOI: 10.27241/d.cnki.gnjgu.2019.001273

总页数: 59

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