散斑场的模拟产生和统计特性分析

模拟产生高斯相关随机表面，并模拟产生了在夫琅和费面上的散斑场，以及散斑场与相干光场叠加形成的光场，分析了这些情况中的光强的概率密度分布．     

透过散射介质的光阑识别及其分辨率研究

光束经过光阑后产生衍射图样,通过分析衍射图样可得到光阑的形状和尺寸等信息.当光束的传输路径中存在散射介质,散射介质的随机散射效应将导致光场变为随机的散斑场,无法直接从中获取光阑的信息.本文基于强度相关理论,实现了通过散斑场对光阑进行检测.实验结果表明,该方法可以有效地获得光阑轮廓信息.散斑重构的光强分布图的像素间距与实际物体的物理间距之间存在线性关系,能够利用重构图像对目标光阑进行定量测量,本实验散斑重构图像的最高分辨率为396.8μm/lp.     

菲涅尔深区散斑纵向相关特性研究

研究了菲涅尔深区散斑光强纵向相关特性以及深区内散斑的特征,首先,推导出菲涅尔深区散斑光强纵向相关函数和纵向距离的关系,并利用原子力显微镜测量我们自己制作的随机粗糙表面的高度分布;其次,利用光学系统采集深区内不同纵向距离处的散斑,最后,经过处理得到深区光强纵向相关特性,并提取深区散斑的统计参量.     

散射体射随光场的统计特性

由包含大量散射颗粒的随机散射体产生的随机光场的统计特性为：散斑光强的概率分布函数是按负指数概率分布的，散斑光强的自相关函数为孔径函数模平的傅立叶变换。实验测量结果也进一步验证了这一结论。     

菲涅耳深区的散斑光强概率密度

利用基尔霍夫衍射理论分析了菲涅耳深区内的散斑场，得到了菲涅耳深区散斑光强的一般表达式．通过数值计算研究了菲涅耳深区的散斑光强分布，并由所得的光强数据统计计算了菲涅耳深区散斑光强概率密度，分析讨论了菲涅耳深区散斑光强概率密度随散射距离的演化规律．     

超快激光散斑场的时空相干特性

将超快激光应用到对散斑现象的研究领域.首先从散斑统计理论和光的相干性角度出发,给出入射飞秒脉冲的自相关函数分布及光强经过粗糙随机表面后的光强演化形式.从实验上通过用飞秒激光脉冲光源照射粗糙的随机表面衍射屏,得到了一系列明显区别于传统普通的连续光形成的散斑场.在超快散斑场中出现了纤维辐射状的结构,散斑图样整体呈由中心光斑状向四周辐射形成条纹状光斑的分布.     

部分相干光散斑的基本性质和规律研究

研究了阳光和白炽灯的部分相干性形成彩色散斑的机制，获得了相干影响面积的有关因素和彩色散斑的存在域。用数据模拟的方法，研究了近场散斑的统计性质，获得了散斑的尺度和反差特性。研究了漫反射面变形时彩色散斑的运动规律，获得了物理内涵丰富的、以微分形式描述光场强度规律的基本方程，并由此得到了彩色散斑的运动规律。     

参考束型散斑干涉术针孔滤波的统计分析

用随机光波自相关函数传递的方法，对参考束型散斑干涉计量术的偏心小孔滤波过程进行了统计分析．由象面散斑场和参考光场相于迭加引起光波Ｕ＿１、Ｕ＿１和｜Ｕ＿１｜￣２分别在滤波系统的输出面上形成各自的条纹图，明暗条纹的位置受面内位移和位相差的共同影响，三组条纹的对比度函数是相同的．     

大型混凝土梁全场变形测量中数字散斑场的制作和应用

为了在大型试件表面制作高质量散斑场、保证数字图像相关测量时散斑场的一致性,采用具有操作简单、环境污染小、散斑质量高、易于重复等优点的水转印方法在大型钢筋混凝土薄腹梁试件表面制作优化数字散斑场.该方法将电脑生成的数字散斑场转印到试件表面,无需喷漆制作散斑场.实验结果表明,采用水转印方法制作的散斑场在测量精度、计算速度、抗噪能力方面均优于采用喷漆方法制作的散斑场.水转印方法适用于在混凝土表面制作高质量数字散斑场.采用该方法可以扩大数字图像相关方法使用范围,提高数字图像相关方法的测量精度.     

高斯光束经球面透镜─圆锥透镜系统衍射后的光强分布

本文首次计算了由会聚球面透镜与圆锥透镜组成的激光环形聚焦光斑的光强分布、光能量集中分布以及离焦面上的衍射场分布，所得到的光场分布表达式，很适合于进行数值计算．     

带有给定分布密度的三维相关随机表面模拟

为研究非高斯相关随机表面生成散斑场的特性,介绍了一种模拟具有给定分布密度的三维相关随机表面的方法.用高斯白噪声通过FIR指数滤波器模拟产生符合高斯分布的相关随机表面;并引入累积分布函数,将高斯随机表面转化为均匀分布的随机表面,在逆累积分布函数的作用下将均匀分布随机面转化为给定分布密度的相关随机表面,并对拟合度误差和相关长度误差做了简单估计.结果表明,所产生的相关随机表面能够很好的拟合规定的理论分布密度;当设定的相关长度较小时,模拟表面的实际相关长度能够较好的符合要求,但对于大的相关长度,要谨慎选择生成的相关随机表面.     

多层复杂介质光学系统中光场量子起伏功率谱的频率特性

运用函数方法和正则量子理论,对色散吸收多层介质中的光场进行量子化处理,得到了系统各区域中量子起伏的功率谱,并通过数值计算结果分析和研究了介质的色散吸收性对光场量子起伏、系统工作状态以及频率特性等的影响.     

沙漠表面电磁散射的矩量法研究

采用一维指数型分布粗糙面模型和Monte Carlo方法模拟实际的沙漠表面,利用土壤介电常数的四成分模型计算沙土的介电常数,运用矩量法研究了沙漠表面的电磁散射特性,数值计算得出了沙漠表面电磁散射系数随散射角和入射波频率的变化曲线,讨论了电磁散射系数随沙漠土壤湿度、沙漠表面高度起伏均方根、相关长度、入射波频率的变化关系,数值计算结果表明,沙土湿度、沙漠表面高度起伏均方根、相关长度、入射波频率对沙漠表面电磁散射系数的影响是比较复杂的.     

随机介质模型波场的有效统计特征

通过弹性波方程的交错网格有限差分正演,模拟了平面地震波在单层矩形介质模型中的传播及其自激自收时间记录.将理论记录剖面(垂直和水平分量)分割成5个不同的时间区段.在5个不同的时间区段上,分别计算剖面的统计特征:横向中心波数、纵向中心频率和波场能量相对值.这样,对应每一个弹性随机介质模型,均可计算得到15个不同的波场特征量.进一步引入了相对标准差的概念,并由此得到了若干有效波场特征量.通过正演模拟,依次研究了当介质的自相关长度变化、介质的自相关长度和粗糙度因子变化及介质的自相关长度和扰动标准差变化时的波场特征.讨论了介质模型发生变化时,对应的波场特征量的变化特点.     

三维复杂目标近区散射场的计算

针对复杂目标近场电磁散射特性问题,应用有限元全波数值方法计算复杂目标在赫兹偶极子辐射球面波照射下的散射特性. 由于有限元方法所计算的区域有限,为精确获得目标近区散射场,通过已得输出面上电流源和磁流源,推导得出空间中任意位置处的散射电场严格表达式,并将其用于计算复杂目标的近区广义雷达散射截面. 通过数值试验验证该严格计算公式的正确性,展示该方法对复杂目标近场电磁散射特性问题的有效性.      

耦合横向和微旋转波的界面反射与折射

基于广义微极磁热弹模型讨论了两微极弹性固体介质平面界面上耦合横向和微旋转波的反射与折射问题.利用两微极弹性固体平面分界面上位移和应力连续条件,建立了反射与折射波振幅的线性系统方程.数值计算给出各类反射、折射波振幅随耦合横向和微旋转波入射角的变化关系曲线.研究了热松弛时间对反射和折射热波、纵向位移波、耦合横向和微旋转波的振幅比的影响.结果表明,热松弛时间对热波、纵向位移波影响显著,而对耦合横向和微旋转波影响很小.     

数字散斑相关法测量连续位移的原理与实验

提出用数字散斑相关方法测量移动物体的连续位移.激光照射粗糙表面形成散斑场,用CCD记录粗糙表面移动时的序列散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,确定粗糙表面的位移.研究结果表明,数字散斑相关技术可以高精度地测出连续移动物体的位移.     

随机粗糙面上介质目标差场散射的快速计算方法

用粗糙面上方有目标和无目标时空间散射场的差值计算雷达散射截面, 称为差场雷达散射截面. 推导了 TE波入射时粗糙表面上介质目标表面的感应电流J _o和感应磁流 K_o、导体粗糙面上差值感应电流 J_sd的积分方程, 直接求解散射差场E_sd, 而无需对有无目标两种情况分别求解. 目标表面的积分方程中需要计算目标所在位置处单独由粗糙面贡献的散射场 E_s0, 它主要来自对准目标的镜面方向上的一小段粗糙面的贡献, 此时选取的小段粗糙面减小了计算量. 提出目标与粗糙面散射差场积分方程互耦迭代的求解方法. 由于理想导体粗糙面的强镜面散射特性, 在该迭代计算中的粗糙面的长度与观测散射角有关, 给出了它们之间的解析关系式, 此时选取的粗糙面长度远小于现有的方法, 特别适于低掠角问题. 结合 Monte Carlo 法, 迭代计算了 P-M谱(Pierson-Moskowitz)导体粗糙海面上方不同介质材料的圆柱和方柱目标的差场散射, 并与理想导体柱的散射进行比较. 讨论了介质目标上感应电流、感应磁流, 以及粗糙面上的差值感应电流的分布, 目标差场散射的峰值特征等.     

一种有效确定多层介质分界面折射点位置的方法

利用电磁波在介质分界面上的折射特性,研究了一种有效确定多层介质分界面上折射点位置的方法.以双层介质为例,介绍了折射点确定原理与常用的"工程算法"的实现,提出了一种双层介质折射点的精确计算方法——"转角法",对各种方法进行了分析比较,并借助工程软件编写相应求解程序对其准确度进行验证.计算结果表明,所提供的计算方法简单有效.     

在纠缠原子与热光场相互作用系统中光场的特性

采用时间演化算符和数值计算方法,研究了两全同二能级纠缠原子与热态光场相互作用过程中光场的量子特性,结果表明:两原子初始纠缠度和光场初始强度对光场的量子特性均有影响.对于适当的初始热光场强度,光场显现出了非经典特性.这种非经典特性随着初始热光场强度的增加而增强,但这种非经典特性并不总是随着原子初始纠缠度的增大而增强,而是呈现出一种复杂的关系.