基于波前整形和自适应光学的水下可见光通信系统

为了解决水下可见光通信中复杂的水下湍流、散射环境对光束造成的畸变而导致信号传输失败的问题,使用随机相位屏方法模拟了水下湍流信道,在发射端对光束进行波前整形实现远距离聚焦,接收端使用自适应相位恢复算法对接收端光斑进行恢复。在1.2 m水下实验平台使用比特功率加载技术发射离散多音信号(discrete multi-tone, DMT)信号测量接收光功率与数据传输速率的对应关系,基于此,预测了100 m湍流环境下可见光信号的传输速率,与经过波前整形以及自适应相位恢复后的结果对比得到,所提出的方法可以使得水下可见光系统的传输速率得到极大提升。

微型激光光学引擎中光学噪音的抑制

分析了微型激光投影引擎的两种主要光学噪音:干涉网格和激光散斑产生的基理;提出采用振动的随机位相板同时实现干涉网格和激光散斑抑制的方法并进行了理论分析;自行设计了微型激光投影引擎,利用微型电控马达带动随机位相板振动,用CCD相机在不同的F#及曝光时间下对投影图像进行了采集,并对图像的散斑对比度行了测试.结果表明,通过静止的随机位相板可以很好地抑制干涉网格噪音;通过使随机位相板以大于视觉暂留效应形成的融合频率进行振动,可以同时抑制干涉网格和激光散斑,使得散斑对比度小于5%,达到投影观察的要求.

基于随机相位调制的数字全息相移量提取方法

提出了一种在相移数字全息中提取相移角的方法.该方法通过在相移数字全息中引入随机相位板对物光波的相位进行调制,使得物光波在全息面上的相位分布成为近似理想的随机分布,进而根据这种随机分布的统计性质对相移角进行提取.计算机模拟结果表明,该方法提取出的相移角与设定的相移角之间的相对误差小于千分之一.同时,经过对比采用随机相位板和不采用随机相位板的计算结果发现,物体衍射光波在全息面上的相位分布具有一定的相关性.

无规位相板靶面均匀辐照光学系统研究

为了探讨用无规位相板实现靶面均匀辐照光学系统的特点，首次进行了靶面在离焦情况下辐照均匀性的实验研究。实验结果表明：靶面在聚焦透镜焦面前后较大范围内均可得到均匀辐照，靶面上光强起伏的平均峰间距小于８μｍ。

基于随机输入的束匀滑位相板研究

根据随机畸变激光波前入射确定束匀滑位相板的模型,利用随机理论分析了光束通过位相屏后的传输特性、透射光远场分布的统计均值和方差.通过计算得知远场分布的方差与位相屏的傅里叶谱的平方成正比.利用数值模拟计算了随机生成的两个波前分别通过两个位相屏后的远场分布,模拟结果证实了位相屏用于随机相位畸变激光束匀滑的可行性,并显示了匀滑效果.

低频位相误差新校正方法模拟研究

就多程放大系统中产生的低频位相噪声 ,提出用位相补偿反射镜来进行补偿的静态校正方法。用随机位相屏模拟光学元件产生的低频位相噪声 ,建立光传输模拟模型 ,引入等效位相片的概念 ,将数个光学元件对位相的影响简化为等效位相片 ,在此基础上对位相补偿反射镜的校正原理进行阐述。进而对双程光路校正过程进行了模拟研究 ,得到了很好的校正效果。

激光束低频位相误差叠加规律研究

用随机位相屏模拟光学元件产生的低频位相误差 ,并用 RMS位相梯度对低频位相误差进行统计量化 ,通过对激光束传输过程进行模拟 ,对低频位相误差的叠加规律有了新发现 ,并对位相误差叠加规律进行了修改 ,为位相校正提供了理论上的依据 ;通过对光束聚焦过程进行研究 ,得到了低频位相误差影响光束焦斑尺寸的初步规律 ;并在此基础上提出了一种光束质量控制的新方法。

相移数字全息图像加密技术研究进展

文章针对相移数字全息光学图像加密技术,从加密系统的结构、效率和安全性三方面回顾了这一技术的国内外研究进展,并讨论了它的发展态势。

1.06μm波段大口径无规位相板制作与性能测试

利用大面积光刻和腐蚀等工艺 ,研制成功了一块用于激光直接驱动约束聚变装置的 1 .0 6μm波段、口径为 2 50 mm的无规位相板。台阶几何深度实测值与理论值的相对偏差为 1 .2 4 % ,该位相板可获得边缘陡直、近似平顶的焦斑光强分布。

相位片湍流仿真装置中的激光漂移效应

为了在内场中开展激光传输特性实验研究,设计了一种基于Kolmogorov谱的随机相位片的大气湍流物理仿真系统,并用该大气湍流模拟仿真系统对激光漂移效应进行了研究。采用光束质量分析仪对模拟传输的光斑图像进行采集和分析,通过比较实际漂移方差与理论漂移方差,验证了该湍流仿真系统模拟和评价光束在仿真传输中的性能。实验分析表明,基于湍流相位片物理仿真系统模拟的光束漂移方差与理论曲线基本一致。

周期性相位掩模用于图象加密的研究

提出了一种新的行之有效的图象加密方法 ,即利用两个彼此独立的周期性相位掩模分别对需要保护的图象在空域和Fourier频域进行编码 ,使原始图象变成噪声。其特点是解密时对相位掩模的对准精度有一定的宽容度 ,而且由于该相位分布具有周期性 ,是密钥的合法持有者唯一掌握的确定性函数 ,所以可以重构 。

随机相移激光的远场光斑研究

从理论上分析了激光经随机位相板变换后在远场的光斑特性（包括光斑的形状、大小、旋转对称性、衍射效率以及旁瓣分布），通过比较三种形状位相元（等边三角形、正方形和正六边形）的远场光斑特性，得知正六边形位相元结构的随机位相板更适合于激光聚变中的束匀化。

基于光学扫描全息密码术的多图像并行加密

对光学扫描全息术中的双光瞳做出改进,提出对多图像并行加密和任意层图像再现的新方法.将其中一个光瞳设置成环形光瞳,另一个光瞳处插入随机相位板,干涉形成环形随机相位板,实现对多层图像的快速扫描和并行加密,扫描信号通过计算机合成为加密全息图,在数字全息再现的过程中进行解密,实现对任意层图像的精准重建.该方法快捷高效、安全可靠,抗噪声能力强.利用相关系数评估了该方法的加密效果,并通过仿真实验验证了该方法的有效性和安全性.

随机位相板单元形状对远场光斑特性的影响

用衍射理论分析了随机位相板的单元形状对远场光斑特性的影响，并用面阵ＣＣＤ相机间接测量了不同单元形状（正三角形、正方形和正六边形）随机位相板的远场光斑包络。

纯随机相位板散斑去相关光学相干层析成像

光学相干层析成像(OCT)的图像质量会受到散斑噪声的影响,限制了OCT在临床诊断中的应用。叠加取平均是一种降噪的常用方法,作为相干噪声,散斑降噪的关键在于降低用于叠加的图像之间的散斑相关度。提出了一种基于纯随机相位板的散斑去相关OCT系统(PSD-OCT)。利用纯随机相位板调制样品光的波前相位以实现散斑去相关,从而为采用叠加取平均降低OCT图像噪声的方法提供低相关数据。成像实验证明了纯随机相位板能够降低散斑相关度,提升叠加图像的散斑信噪比,使得生物样品的精细结构更为清晰明显。与传统OCT的相关叠加相比,PSD-OCT的去相关叠加可以大幅降低散斑噪声从而增强OCT图像的视觉可见性,且无需搭建复杂系统,具有广泛的生物医学成像应用前景。

利用转动位相片实现多模激光束的光滑化

提出了一种利用转动随机位相片来实现多模激光束的光强分布光滑化的方法，实验制作了随机位相片，并在ＣＯ２激光器上得到了令人满意的实验结果。实验结果与理论模拟符合得很好。

无规位相板在实现靶面均匀辐照方面的性能分析

数值分析的结果表明：尽管实际辐照靶面的激光光束其振幅和位相是涨落变化的，但是，使用无规位相板同样能改善光束辐照靶面的均匀化程度；无规位相板取不同的无规位相分布对靶面辐照均匀化的影响较小。还讨论了靶面离焦时其光强分布的变化情况。

偏振控制板对干涉斑纹的匀滑特性

对偏振控制板匀滑随机位相板产生的干涉斑纹的特性进行了理论分析和数值模拟 ,用叠加在光强包络上的斑纹对比度来评价偏振控制板的匀滑作用 ,结果表明结构最简单的二单元偏振控制板对远场光斑具有最佳匀滑效果。

一种提高数字全息自适应光学系统成像分辨率的方法

结合传统光学成像系统的性能评价方法,在数字全息自适应光学系统中利用点全息图的自相关函数来评价系统的成像性能。受白噪声的自相关函数近似为狄拉克函数的启发,通过增加点全息图的随机性,使其自相关函数接近狄拉克函数,以提高数字全息自适应光学系统的空间分辨率。提出一种使用随机相位板来增加点全息图的随机性,进而提高数字全息自适应光学系统成像分辨率的方法。对该方法进行数值模拟,研究随机相位板像素个数和随机相位均方差对系统成像分辨率的影响,并在实验室内搭建实验光路对该方法进行实验验证。实验结果表明,使用随机相位板能够有效提高数字全息自适应光学系统的成像分辨率。