【摘 要】
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随着信息技术的高速发展,人们对通信容量的需求也随之增长。为了满足高容量的光通信需求,近年来,多模光纤成为了研究者们关注的热点。但是,光束在多模光纤内部传输时,由于不同模式之间传输路径不同,输出光束会产生一定的相位延迟,最终形成杂乱的散斑。受这个问题的限制,研究者们很难从多模光纤输出光场提取出有效信息。此外,激光通过散射介质后产生的散斑强度分布不均,背景噪声中的强光会掩盖携带有样品信息的弱光,这限制
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随着信息技术的高速发展,人们对通信容量的需求也随之增长。为了满足高容量的光通信需求,近年来,多模光纤成为了研究者们关注的热点。但是,光束在多模光纤内部传输时,由于不同模式之间传输路径不同,输出光束会产生一定的相位延迟,最终形成杂乱的散斑。受这个问题的限制,研究者们很难从多模光纤输出光场提取出有效信息。此外,激光通过散射介质后产生的散斑强度分布不均,背景噪声中的强光会掩盖携带有样品信息的弱光,这限制了激光在光学成像和传感等方面的运用。针对这两个问题,本文提出,基于反馈的波前整形技术有望通过对入射光波前的调制,实现对经散射介质传输后的出射光场的控制。本文利用Hadamard编码算法(Hadamard encoding algorithm,HEA)实现了1550nm激光经多模光纤的聚焦研究。同时,本文还利用改进后的HEA算法实现了散斑中强背景噪声的抑制。具体工作内容如下所示:1.在波前整形和HEA算法原理的基础上,利用MATLAB软件进行了散射光场聚焦的仿真。通过仿真验证了HEA算法实现光通过散射介质聚焦的可行性。并将HEA算法和分区算法(Partitioning algorithm,PA)以及遗传算法(genetic algorithm,GA)进行了仿真对比,证明了HEA算法具有更快的初始光强增长速度和更优的信噪比。2.实验验证了HEA算法可实现1550nm光经多模光纤实现聚焦,聚焦点的增强因子为690,达到了理论增强因子的86%。同时,1550nm光通过毛玻璃实现聚焦的实验得到了增强因子为620的聚焦点,达到了理论值的77.3%。毛玻璃实验充分验证了HEA算法的优越性能。3.对HEA算法进行改进,在理论和仿真上验证了HEA算法可用于散斑中眩光的抑制。仿真中,目标区域的光强经过56次迭代就下降到了初始光强的10-30。同时,将HEA算法与GA算法进行仿真对比,充分说明HEA算法具备更快的光强衰减速度和更好的抑制强背景噪声的能力。4.实验验证了HEA算法用于散射光场中抑制强背景噪声的可行性。通过实验对比HEA算法和GA算法用于强背景噪声抑制时的性能,充分证明了HEA算法的优越性。同时,实验中进一步验证了HEA具备良好的多点抑制能力,这对于提升散射介质后弱光成像具有非凡的意义。
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