用统计光学方法分析位相畸变光束的倍频转换

主要介绍了一种对位相畸变光倍频的描述方法 ,具体从统计光学观点出发 ,针对高斯型随机位相畸变 ,在薄晶体近似下 ,分析位相畸变光束的倍频转换过程 ,给出了基波、倍频波随位相畸变特征量变化的理论模型和数值计算结果。

散射光数字全息检测过程的统计光学讨论

从统计光学及标量衍射的基本理论出发,研究散射光数字全息重构波面与原散射波的关系,提出非平滑物体双曝光全息过程中散射光传播及干涉的简化模型.基于简化模型及计算机数值计算,对一个双曝光全息干涉系统转动形变的检测过程进行了理论模拟,并通过与该系统实验测量的比较,证实了简化模型的可行性.

相位畸变光倍频转换的统计光学处理方法

从统计光学观点出发,针对高斯型随机相位畸变,在薄晶体近似下,分析相位畸变光束的倍频转换过程,给出了基波、倍频波随相位畸变特征量变化的理论模型和数值计算结果,介绍了一种对相位畸变光倍频的描述方法.

统计光学讲座(一)——解析信号及希尔伯特变换

一、前言 现代研究表明，无论是天然光源或是人造光源，就其发光机制来说，可以分为两大类；一类是大量的原子或分子依靠加热、放电、化学反应或其它手段被激发到高能态，然后各自独立地、随机地跃迁到低能态，在这过程中自发辐射发光，这类光源统称为热光源；另一类是激光器，在激光谐振腔中的原子或分子通过受激辐射发光，即称谓激光。尽管激光源和热光源的发光机制极不相同，但它们的光场在振幅、位相和频率方面都共同存在着随机涨落这一特性。即使是最好的激光器，也不可避免自发辐射所引起的光场的随机起伏，以及由于谐振腔的振动和其它因素干扰所引起的激光辐射场的涨落。

统计光学中图像恢复的最大熵法

1引言 光学系统成像的统计恢复是统计光学的一个分支.之所以对输出图像进行估值恢复是由于从光学系统的输出端得到的数据是由输入端的物图像与进入系统的随机噪声共同造成的.

统计光学中典型随机过程

因为许多物理现象都是由大量的独立的各种随机变量组成的,因此与用高斯随机变量代表大多数物理应用中的随机变量一样,高斯随机过程也是最重要的随机过程。在光学问题中最重要的随机过程乃是泊松过程。 一、高斯随机过程 1.定义 如果随机过程U(t)对于任意正整数n和集合(t_1,t_2,…,t_n),在n个时刻t_1,t_2,…,t_n的状态构成的n个随机变量U(t_1),U(t_2),…,U(t_n)是联合高斯随机变量。

统计光学中由解析信号导出的随机过程

本文论证了用相关的复值函数表示实值信号,使得其实部表示原本实值信号。

遥感统计推断理论与应用初探

提出一种新的介于遥感分类(定性分析)与遥感反演(定量分析)之间的遥感定性-定量分析方法,即遥感统计推断。遥感统计推断在理论上基于统计光学和概率分布变换,主要研究在一定区域范围内的地物参数的概率分布特征(如土壤的湿度、温度,水体盐度、叶绿素浓度等)如何改变和影响传感器所观测到的光学参数(如地表反射率、水体的遥感反射率等)的概率分布特征(称之为光谱概率分布),以及如何基于传感器观测到的光谱概率分布去反向推断地物参数在此区域内的统计分布特征,从而为刻画地物参数提供相应的定性与定量信息。相比于传统的遥感分类和反演,遥感统计推断的优点在于:(1)能够快速地获取地物参数的全局统计特征,如均值、方差、极值等等,而不需要反演分析每一个像素光谱,这一优点对于当前很多基于大数据、高分辨率的遥感应用尤为重要,因为有些应用部门的管理人员最感兴趣的往往是管理对象(如湖泊、水库、农田)的整体特征,他们并不需要知道在每一个像素处的地物参数的大小;(2)地物的光谱概率分布可以直接用于地物的分类研究,提供了一种有别于基于像素光谱签名特征的传统遥感分类的新分类方法,这种方法提供的是研究区域的整体分类(如一个湖泊的分类)而不是每个像素的分类(如水质的分类);(3)遥感统计推断可以为遥感反演建模提供辅助信息,基于这些信息调整反演模型的函数和/或参数,使得反演模型结果的统计特征与遥感统计推断的结果相匹配。该文简要介绍了遥感统计推断的一些基本概念、原理以及其相较于遥感分类和反演的优势、推断的适用对象和面向推断的遥感数据处理方法,分析了国内主要湖泊水体的光谱概率分布特征,并基于杭州西湖实地采测数据,提出了一种基于自展法(bootstrap-based)的用于推断关键统计分布参数(例如西湖悬浮颗粒浓度的平均值)的简易遥感统计推断方法。

散射板干涉仪的统计光学原理

用近代光学方法 ,对散射板干涉仪的基本光路进行了严格分析。用傅里叶光学证明先散射后透射与先透射后散射两条光路传播光的等价性 ,给出存在波像差时这两条光路的变化。而后用统计光学方法讨论了干涉条纹产生的机理以及干涉条纹对比度与两块散射板透过率相关性之间的关系 ,建立了散射板干涉仪的干涉条纹公式。分析结果与实验现象相符合 ,并可以解释以往理论不能解释的现象。

惯性约束聚变装置中靶面光场特性的统计表征方法

在激光驱动的惯性约束聚变装置中,常采用多种束匀滑手段对焦斑的时空特性进行调控.光传输链路中涉及的光学元件众多、传输变换复杂,往往导致光传输模型复杂,且在运用衍射光学方法分析焦斑形态和特征时面临大量的数据处理和计算,致使出现计算量大、计算效率低等问题,亟需寻求快速而简便的新方法来描述焦斑的统计特征.本文利用光场特性的统计表征方法对靶面光场进行表征,采用圆型复数高斯随机变量直接描述靶面光场的统计特征,并基于典型焦斑评价参数对衍射光学方法和统计表征方法得到的远场焦斑进行了对比和分析.结果表明,采用衍射光学方法和统计表征方法获得的焦斑的瞬时特征基本一致,其时间积分的远场焦斑有所不同,但仍可进一步采用相关系数来表征其远场焦斑的时间变化特征.

散射板干涉仪生成条纹的统计模型

从傅里叶光学与统计光学原理出发，对散射板干涉仪的基本光路进行了严格分析．用傅里叶光学方法证明先散射后透射与先透射后散射２条光路传播光的等价性．

激光散斑引起的象强度中心漂移的理论计算

在传感技术的许多应用中，经常需要用探测器在象面上接收一个成象斑点，以便从中提取空间深度和位置信息。由于激光的高亮度和极好的方向性，使之成为非常理想的投影光源。但是由于激光散斑噪声的存在，使得象斑强度中心与象斑几何中心不再重合，导致对物体空间深度和位置的估计错误。本文从散斑统计光学理论出发，针对四种不同的光瞳函数，提出在相干照明条件下象斑强度中心计算方法。

高功率激光系统随机相位屏的特性研究

从高功率激光系统中随机相位屏的统计模型出发,分析了其相位噪声及梯度的一阶和二阶统计性质。研究了完全相干光与部分相干光通过随机相位屏后的传输性质,推导得出部分相干光在经过随机相位屏后,其交叉谱密度的期望等于随机相位屏透过率函数的期望与入射光交叉谱密度的乘积。对该模型下的远场分布进行了数值模拟。结果显示,能量对称分布的完全相干光通过相位干屏后,只有通过随机相位屏透过率函数期望的远场分布是对称的;部分相干光在传输通过随机相位屏后,其谢尔模光束性质不会改变,但光强分布不再具有对称性,且强度明显降低。

高超声速条件下星光传输模拟方法与仿真

以高超声速飞行器为研究对象,建立了高速流场下的星光传输模拟仿真方法,定性、定量地研究平台气动光学效应对星光导航的影响。采用基于k-ω/SST两方程湍流模型的雷诺平均法计算星敏感器安装在飞行器不同位置处(头部、中部和尾部)的外流场密度分布,进而得到流场的空间折射率分布。在此基础上,利用几何光学法计算星光由高速层流流场引起的光程差、点扩散函数、像偏移等光学传输效应,得出经过层流流场的星光降晰图。同时运用统计光学理论计算高速湍流流场引起的星光出瞳面的波像差、密度均方差、相位均方差、Strehl比等光学传输效应,得出经过湍流流场的星光降晰图。仿真结果与理论分析吻合,从而为研究星光在高超声速流场中传输的机理提供了可靠的技术手段。

稳态振动部分相干离焦散斑照相理论和实验研究

运用散斑统计理论，研究了稳态振动部分相干离焦散斑照相的统计特性，指出了粗糙度和相干域在动态问题测量中应满足的条件，分析了干涉条纹的形成机理和干涉条纹的物理意义，最后给出了实验结果．研究结果为部分相干离焦散斑技术测量动态问题提供了理论依据，并为动态问题的工程测试提供了实验方法和手段．

赝热光的相干时间对鬼成像影响的理论与实验研究

激光照射旋转毛玻璃产生的赝热光是鬼成像中最常用的光源.文章从理论和实验上研究了赝热光的相干时间对鬼成像的质量和成像效率的影响.理论上,首先指出赝热光场的相干性是由毛玻璃的转动引起的,并基于旋转毛玻璃的时空随机特性,推导了赝热光鬼成像的二阶关联函数,得到了关联重构图像的解析表示.结果表明,在满足探测器的曝光时间远小于赝热光相干时间的条件下,鬼图像的表达式中不包含转速,毛玻璃转速对关联重构图像没有影响.其次,分析了鬼成像中涉及的几个时间尺度,探讨了提高成像质量和效率的途径.经分析,探测器的曝光时间要远小于赝热光源的相干时间,采样间隔要尽可能大于相干时间,这保障了在鬼成像中能探测到有效的光场强度涨落,从而能保证成像质量,又提高成像效率.实验上,分别进行了不同毛玻璃转速和不同采样帧率下的鬼成像的对比,结果表明,毛玻璃转速对关联重构图像没有明显的影响,同一相干时间内的多次采样对鬼成像的质量没有明显提升,从而验证了理论的正确性.该研究为鬼成像质量和成像效率的提高提供了新的思路.

数字全息干涉测量中消相关误差的理论分析与仿真估计

为了对数字全息干涉测量中消相关误差进行理论分析与估计,首先推导了数字全息成像系统的点扩散函数的一般形式,对其作出了一定近似;并通过对二次曝光数字全息干涉法中同一像点的复振幅进行统计光学分析,得出了消相关误差的统计性质;最后通过MATLAB对其进行了仿真。仿真结果表明:理论分析得出的消相关误差的统计性质是符合消相关现象的;进行数字全息干涉测量的条件是每两次曝光的数字全息图的消相关度应满足ρx+ρy<0.1。

激光斑纹清晰度的分析

激光斑纹现象是统计光学中积极和有趣味的部分，本文分析了探测器上的强度I0的平均值和方差的物理意义；讨论了激光斑纹清晰度降低的原因。

激光散斑纵向尺寸的估计

文章采用统计光学方法 。