通過非均勻隨機介質體系的圖像傳輸與成像研究

《通過非均勻隨機介質體系的圖像傳輸與成像研究》是依託南開大學，由張國權擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：通過非均勻隨機介質體系的圖像傳輸與成像研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張國權
• 依託單位：南開大學

中文摘要

多重散射效應和光波相位在傳輸過程中的非均勻累積使得通過非均勻隨機介質體系進行圖像傳輸和成像變得異常困難，而實際的體系在絕大部分情況下均具有非均勻和隨機擾動的特徵，因此，研究基於非均勻隨機介質體系的圖像傳輸和成像問題具有重要的理論意義和實際套用價值。在本項目中，我們將主要研究通過非均勻隨機介質體系的圖像傳輸與成像，研究基於非均勻隨機介質體系相干背散射效應的無透鏡成像理論和噪聲抑制方法，提出利用光子相關技術和非線性光耦合相干放大效應選擇性地增強圖像信號以抑制圖像噪聲的方法，提出利用非均勻隨機介質體系中光波的線性橫向局域態和非線性局域態實現圖像傳輸的概念。毫無疑問，通過非均勻隨機介質體系的光學圖像傳輸和成像技術方法，在遙感測量、大氣科學、生命科學、軍事以及保密通訊和信息處理等領域具有重要而廣泛的套用前景。

結題摘要

多重散射效應和光波相位在傳輸過程中的非均勻累積使得在非均勻隨機介質體系中的圖像傳輸和成像變得異常困難，而實際的體系在絕大部分情況下均具有非均勻和隨機擾動的特徵，因此，研究基於非均勻隨機介質體系的圖像傳輸和成像問題具有重要的理論意義和實際套用價值。本項目主要研究通過非均勻隨機介質體系的圖像傳輸與成像，研究基於非均勻隨機介質體系的相干背散射效應的無透鏡成像理論和噪音抑制方法，利用光子相關測量技術等增強圖像信號以抑制圖像噪音的方法；研究非均勻隨機介質體系中光傳播的線性和非線性橫向局域效應及其圖像傳輸特性等基本物理問題。通過本項目的研究，我們建立了基於無序隨機散射體系相干背散射效應的無透鏡成像理論，得到了基於無序隨機散射體系相干背散射效應的無透鏡成像系統的點擴散函式，以聚苯乙烯微球水溶液而形成的懸濁液為無序隨機散射體系實驗測量了成像系統的點擴散函式，與理論結果符合得很好。提出利用多光子路徑的多路徑疊加機制提高多光子相關測量的可見度，利用光波相位的空間關聯技術提高多光子相關測量的空間解析度。將多光子相關測量技術套用於基於無序隨機散射體系相干背散射效應的無透鏡成像系統，成功提取了被淹沒於背底散射噪音中複雜物體的成像圖像的信息，並進一步提高了圖像的對比度和清晰度。我們研究了結構無序對耦合波導陣列等微結構體系中光傳輸性質和光子相關性質的影響，發現了一維無序耦合波導陣列體系界面上由Anderson局域效應引起的異常折射效應和光束自準直效應。發現對角無序將抑制PT對稱耦合波導陣列體系的吸收增強透過效應，並使其拐點推遲；而非對角無序將增強體系的吸收增強透過效應，並使其拐點提前；但無論是對角還是非對角無序都將加速體系PT對稱的破缺。發現縱向調製耦合波導陣列體系中不同光子Bloch帶上Floquet-Bloch模之間的絕熱演化與轉換，利用該模式之間的絕熱演化和轉換機制可以實現光束的可控彎曲傳輸。項目執行期間在Scientific Reports、Physical Review A/B、Optics Letters、Optics Express和Applied Physics Letters等學術刊物上共發表SCI論文21篇；在國際/國內會議上做邀請報告5人次；培養博士4名，碩士5名。