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光通过无序散射介质聚焦研究

刘志鹏  
【摘要】:光穿过无序散射介质后会发生波前畸变,因此对光束进行波前整形,实现光束穿过无序散射介质后聚焦有重要的意义,它能够应用到光动力学治疗、激光消融、激光扫描共聚焦显微镜等领域。目前能够通过液晶空间光调制器和数字微镜器件对光束进行波前整形,实现光束穿过无序散射介质后聚焦。数字微镜具有很高的刷新频率(30kHz),因此它比液晶空间光调制器(60Hz)具有更快的运行速度,这也使数字微镜能够更加快速实现波前整形达到光束聚焦的目的。利用数字微镜实现波前整形的算法中,比如连续序列优化算法,不能够满足高抗噪性的要求。因此,本文的主要工作是通过使用数字微镜结合遗传算法,达到更高的聚焦点光强以及更快的优化速度。本文的工作主要分为以下几点:1.基于前人的工作,研究了波前整形理论,通过比较相位共轭理论和测量传输矩阵方法的优劣,确定了使用遗传算法对光束进行波前整形,基于数字微镜实现光束穿过无序散射介质后在靶平面聚焦。2.研究遗传算法的思想,并对遗传算法的价值函数进行优化和改进,使遗传算法应用到波前整形技术上,能够达到更优的实验结果。3.搭建了基于数字微镜的波前整形实验系统,并且利用遗传算法,成功实现光束穿过无序散射介质后聚焦在靶平面。实验中主要使用了两种散射介质,纳米氧化锌薄片和散射片。聚焦点光强达到了和理论值很接近的程度,同时,实验系统的抗噪性、优化时间都取得了很大的改善。


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