通过非均匀随机介质体系的图像传输与成像研究

多重散射效应和光波相位在传输过程中的非均匀累积使得通过非均匀随机介质体系进行图像传输和成像变得异常困难，而实际的体系在绝大部分情况下均具有非均匀和随机扰动的特征，因此，研究基于非均匀随机介质体系的图像传输和成像问题具有重要的理论意义和实际应用价值。在本项目中，我们将主要研究通过非均匀随机介质体系的图像传输与成像，研究基于非均匀随机介质体系相干背散射效应的无透镜成像理论和噪声抑制方法，提出利用光子相关技术和非线性光耦合相干放大效应选择性地增强图像信号以抑制图像噪声的方法，提出利用非均匀随机介质体系中光波的线性横向局域态和非线性局域态实现图像传输的概念。毫无疑问，通过非均匀随机介质体系的光学图像传输和成像技术方法，在遥感测量、大气科学、生命科学、军事以及保密通讯和信息处理等领域具有重要而广泛的应用前景。

多重散射效应和光波相位在传输过程中的非均匀累积使得在非均匀随机介质体系中的图像传输和成像变得异常困难，而实际的体系在绝大部分情况下均具有非均匀和随机扰动的特征，因此，研究基于非均匀随机介质体系的图像传输和成像问题具有重要的理论意义和实际应用价值。本项目主要研究通过非均匀随机介质体系的图像传输与成像，研究基于非均匀随机介质体系的相干背散射效应的无透镜成像理论和噪音抑制方法，利用光子相关测量技术等增强图像信号以抑制图像噪音的方法；研究非均匀随机介质体系中光传播的线性和非线性横向局域效应及其图像传输特性等基本物理问题。. 通过本项目的研究，我们建立了基于无序随机散射体系相干背散射效应的无透镜成像理论，得到了基于无序随机散射体系相干背散射效应的无透镜成像系统的点扩散函数，以聚苯乙烯微球水溶液而形成的悬浊液为无序随机散射体系实验测量了成像系统的点扩散函数，与理论结果符合得很好。提出利用多光子路径的多路径叠加机制提高多光子相关测量的可见度，利用光波相位的空间关联技术提高多光子相关测量的空间分辨率。将多光子相关测量技术应用于基于无序随机散射体系相干背散射效应的无透镜成像系统，成功提取了被淹没于背底散射噪音中复杂物体的成像图像的信息，并进一步提高了图像的对比度和清晰度。我们研究了结构无序对耦合波导阵列等微结构体系中光传输性质和光子相关性质的影响，发现了一维无序耦合波导阵列体系界面上由Anderson局域效应引起的异常折射效应和光束自准直效应。发现对角无序将抑制PT对称耦合波导阵列体系的吸收增强透过效应，并使其拐点推迟；而非对角无序将增强体系的吸收增强透过效应，并使其拐点提前；但无论是对角还是非对角无序都将加速体系PT对称的破缺。发现纵向调制耦合波导阵列体系中不同光子Bloch带上Floquet-Bloch模之间的绝热演化与转换，利用该模式之间的绝热演化和转换机制可以实现光束的可控弯曲传输。. 项目执行期间在Scientific Reports、Physical Review A/B、Optics Letters、Optics Express和Applied Physics Letters等学术刊物上共发表SCI论文21篇；在国际/国内会议上做邀请报告5人次；培养博士4名，硕士5名。