摘要: 现如今，散射成像已成为一个前沿热门科研课题。目前大部分散射成像的研究均集中在标量光场上，例如单点聚焦、多点均匀聚焦和涡旋聚焦等。然而，对于透过散射介质产生复杂偏振态分布矢量光场尚是一个需要探索的领域。矢量光场由于其新颖特性和特殊的... 展开 现如今，散射成像已成为一个前沿热门科研课题。目前大部分散射成像的研究均集中在标量光场上，例如单点聚焦、多点均匀聚焦和涡旋聚焦等。然而，对于透过散射介质产生复杂偏振态分布矢量光场尚是一个需要探索的领域。矢量光场由于其新颖特性和特殊的偏振态分布已经广泛应用在光捕捉、光通信、光学检测以及三维焦场调控等领域。目前，矢量光场在散射介质的传输动力学，特别是透过散射介质产生高分辨的矢量光场已经成为该领域的一个前沿热门课题。本文就标量和矢量光场在散射介质中传播的散射问题，在理论和实验上研究散射介质传输矩阵测算方法和光场透过散射介质的高分辨成像方法。这项工作将为在散射环境下的高分辨标量（矢量）光场产生和调控提供新的方法和手段。工作内容具体如下: （1）光学矩阵法透过散射介质产生高分辨光场的理论推导。介绍了散斑理论以及散斑的数学表达式;阐述了光在散射介质传输理论和标量传输矩阵（TM）和矢量传输矩阵（VTM）的表征方法;阐述了测量散射介质TM和透过散射介质实现光场高分辨成像的原理。 （2）标量光场透过散射介质在输出面不同位置产生高分辨单点和多点聚焦。搭建了标量TM的测量实验装置，通过该装置实验上测量了矩阵大小为322×1002的散射介质TM;利用测量得到的TM结合相位共轭技术（OPC）实现了标量光场透过散射介质在输出面不同位置的单点聚焦;随后利用Tikhonov正则化方法对TM进行优化，获得均方误差算子（MSO）,进而实现了在输出面的多点均匀聚焦。 （3）散射介质VTM的测量以及不同偏振态的高分辨单点和多点聚焦的实验产生。推导了基于Jones矩阵的矢量光场偏振态表征方法;阐述了基于4f系统的矢量光场生成方法。提出了一种基于全息光栅和相移法实验测量散射介质VTM的新方法，搭建的散射介质VTM的测量实验装置光路简单且易于操作，不需要移动光学器件就能完成VTM的测量，大大降低了测量VTM的相位误差;通过该实验装置测量了矩阵大小为4×322×1002的散射介质VTM,以及透过散射介质实现不同偏振态的单点和多点聚焦（左旋、右旋和竖直线偏振态）。 （4）实现了透过散射介质的高分辨矢量光场以及新型扭曲矢量光场的实验产生。利用搭建的矢量光场散射成像系统和OPC技术实现透过散射介质的高分辨矢量光场的实验产生。利用全息光栅结合四步相移法，使用一对正交圆偏振（左旋圆偏振基和右旋圆偏振基）作为偏振基矢，实验测量获得散射介质VTM。利用测量获得散射介质VTM实现了透过散射介质的高分辨不同偏振态分布矢量光场（偏振态角向变化、径向变化、角向和径向同时变化）以及新型扭曲矢量光场的实验产生。 收起