部分相干电磁光束传输和符合成像的理论与实验研究

本项目开展部分相干电磁光束传输和符合成像的理论与实验研究。理论上研究部分相干电磁光束在高斯光腔里的传输特性，如相干性、光强和光谱频移的演化特性，研究光束初始偏振特性、相干性以及腔参数对其演化特性的影响。理论上研究部分相干电磁光束在多模光纤中的传输机理和特性，探索利用多模光纤对部分相干电磁光束进行光束整形。提出部分相干电磁光束的符合成像理论，研究光束偏振特性对经典符合成像的影响。实验上把两束偏振方向相互垂直的氦-氖(He-Ne)激光束通过偏振分束器进行耦合，耦合光经过旋转毛玻璃片产生部分相干电磁光束。实验上测量部分相干电磁光束的光束参数，测量其在自由空间中的传输特性以及经过薄透镜的聚焦特性，测量其经过多模光纤的传输特性，测量部分相干电磁光束的符合成像特性，验证理论结果。本项目将丰富部分相干电磁光束传输理论，深化对其产生及传输特性的理解，促进部分相干电磁光束在光束整形和光学成像中的应用。

本课题主要开展了部分相干电磁光束的表征、传输、实验产生及其在光学成像、光束整形等中的应用基础研究。提出了表征非均匀偏振部分相干电磁光束的一般化模型。发展了部分相干电磁光束的谐振腔理论，发现通过控制谐振腔的参数及初始光束参数可以控制输出光束的特性，为进一步开展这方面的实验研究提供了依据。研究了部分相干电磁光束经过薄透镜、位相小孔、偏振光栅、反射光栅和人体皮肤组织后的光学统计性质，发现通过控制光学系统参数可以在腔外对部分相干电磁光束的光学统计性质实现调控。提出了部分相干电磁光束非傍轴度的概念，研究表明部分相干电磁光束的非傍轴特性与其相干性和偏振性密切相关，为进一步开展非傍轴部分相干电磁光束的调控提供了依据。实验上成功上成功产生部分相干电磁光束，提出测量其光束参数的新方法，并且成功测量其所有光束参数。研究了部分相干电磁光束在光纤中的传输特性，实验上成功的把部分相干电磁光束耦合到光纤，研究表明耦合效率和光束偏振及相干性密切相关，实验结果和理论结果相一致。提出部分相干电磁光束符合成像理论，研究表明通过控制光束偏振和相干性参数，可以提高成像质量，同时在实验上成功实现部分相干电磁光束符合成像，验证了理论结果的可靠性。在实验上首次成功产生非均匀偏振部分相干电磁光束，研究表明通过控制初始光束相干性和偏振可以对部分相干电磁光束实现光束整形，为进一步开展部分相干电磁光束微粒俘获实验研究奠定基础。提出了部分相干电磁脉冲光束的散射理论，研究了其经过微粒的散射特性，研究表明通过测量散射光场统计特性可以有效的了解微粒的统计性质。本项目研究成果丰富了部分相干电磁光束传输及成像理论，为部分相干电磁光束的应用奠定了基础。本项目在国际权威刊物发表SCI收录论文50篇，其中影响因子大于3(2)的论文21(35)篇，申请发明专利4项。