基于热光关联的时域成像研究

论文摘要

关联成像是基于热光场的强度涨落关联来获得物体的像的新型成像技术。时域信号在光纤等色散介质中传输会失真从而影响信号的重建,本文将热光场关联及强度关联测量引入到时域中来实现对时域成像的研究,从波动方程出发分析了近轴衍射和脉冲色散的空间-时间对应关系即空间-时间二象性（又称时空二象性）,基于时空二象性研究了热光关联的一阶时域成像和二阶时域Talbot自成像。第一章介绍了研究背景及选题意义。第二章介绍了光场关联和关联成像基础理论。第三章首先通过类比描述近轴衍射和脉冲色散的波动方程,从而得到两种情况下的光场传输与脉冲响应函数的关系,并通过脉冲响应函数的级联性得到了几种典型光学系统的时域脉冲响应函数。然后基于时空二象性设计了热光一阶关联的时域成像方案,得到了描述该时域成像的强度表达式,接着讨论了热光源的脉冲宽度和相干时间对成像质量的影响。结果表明随着光源脉冲宽度的增加,时域成像的可见度逐渐降低,但是时域物体的矩形波逐渐显现;而当脉冲相干时间增加时,像的分辨率降低但是可见度增加。因此需要适当选取光源的脉冲宽度和相干时间来兼顾可见度和分辨率以获取更高质量的像。本结果对于扩展利用关联测量的方法实现时域信号的再现具有重要意义。第四章基于时空二象性设计了实现基于热光关联的二阶时域Talbot自成像方案并进行了理论研究,结果表明在满足Talbot条件并且不需要额外的色散补偿或消除,就可以实现周期性时域信号的自成像,也可以实现时域信号周期的放大或缩小,这可为周期性信号在色散介质中的再现或频率的倍增提供新的理论支持和技术路径。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张瑞雪

导师: 李洪国

关键词: 热光场关联,强度关联,时空二象性,时域成像,自成像

来源: 天津理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 天津理工大学

分类号: O431.2

总页数: 59

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标签：热光场关联论文;  强度关联论文;  时空二象性论文;  时域成像论文;  自成像论文;