光学相位共轭波前畸变校正技术研究的开题报告.docx

光学相位共轭波前畸变校正技术研究的开题报告
摘要：
相位畸变是指由于光线经过存在着空间非均匀、光路不同程等因素所形成的光的相位变化所引起的影响。其中，波前相位畸变就是一种常见的光学畸变现象，它会严重影响成像质量与光学测量水平。因此，本文旨在研究光学相位共轭波前畸变校正技术，来提高成像质量与测量精度。
关键词：相位畸变，波前畸变，共轭波前，校正技术
一、引言
随着科学技术的发展，越来越多的领域需要通过光学成像、测量来获取精确的数据，比如精确测量地球表面的高度、形态、海洋中的物理量或是医学影像获取等。而光学成像、测量在获取数据时，光经过的传输媒介、光路的长度、光路中的材料等因素都会对光的相位产生影响，从而引起相位畸变。相位畸变的存在会严重影响成像质量与测量精度，因此对其进行研究来提高成像质量与测量水平就成为了一个热门课题。
二、相位畸变及其分类
相位畸变是由于光线经过存在着空间非均匀、光路不同程等因素所形成的光的相位变化所引起的影响，主要分为以下几种类型：
(1)球面畸变（SphericalAberration）：当光线经过透镜或反射镜时，光线的入射角不同，使得透镜或反射镜上的像差大小不同。
(2)色差畸变（ChromaticAberration）：光的色散与相位变化有关，而波长不同，光色散也不同，从而引起光程长度、相位变化的差异，从而导致色差畸变。
(3)像场曲率畸变（CurvatureofField）：对于平面成像器材（例如CCD），由于光线经过不同的位置，光路的长度与空间位置关系不同，从而使得成像位置出现像场曲率畸变。
(4)像散畸变（Distortion）：像散畸变是光线的余弦偏差使得像的大小不尽相同，属于一种角度下的像差。
(5)波前相位畸变（Wave-frontAberration）：波前相位畸变是由于光经过不同的传输介质、光路长度、光路材料、温度变化等因素时，所引起的相位的畸变。
本文研究的是波前相位畸变，接下来介绍一种用于波前畸变校正的光学技术，即相位共轭波前技术。
三、光学相位共轭波前技术
相位共轭波前技术（PhaseConjugateWavefront，PCW）在光学测量与成像中已经得到广泛的应用。该技术可以通过收集波前信息、共轭反射、反射波前镜的反转作用等等来实现波前畸变的纠正，从而有效提高成像质量与测量精度。
光学相位共轭波前技术主要是利用两个广泛的物理效应实现的：
(1)反射波前镜的反转作用。有些材料可以发生双向的光学相干效应，当反射波前镜与光束接触时，波前镜将把所有光线反向传播，相当于把进入反射波前镜方向旋转180度的光线发回原路，有着“光学时间倒转”的作用。
(2)相干光束的干涉。从一个位置射出的相干平面波束，经过介质反向传播到另一个位置时形成的波前，并不是一个平面滑面波，而是呈现的一种特殊曲面形状，称之为折射波前。折射波前上的每个点均代表了介质中不同方向上入射光束对应的折射光束之荷相位的相对差异。不同方向的光线在介质内所涉及的光程和相位变化都略有不同。假设一束光束经过折射后形成一个畸变波前，通过一个反射波前镜将其反向传播并正常折射后，又可以形成一个波前反弹回来并与原始光束干涉的相位共轭波前。
四、光学相位共轭波前畸变校正技术的实现
当物质存在光学畸变时，通常的解决方法是设计复杂的光学系统或采用电子数字成像技术，限制很大。而光学相位共轭波前技术提供了一种解决方案，可以在任何点实现波前校正补偿，成为解决光学畸变的重要工具。
实现方法可以是：第一步，通过使用一个波前传感器来探测物体上的波前畸变；第二步，利用相位共轭波前技术，将受到畸变影响的波前信息采集并构建相应的相位镜；第三步，采用反射波前镜，将相位镜的信息进行反射，得到一个相位合适的波前，以实现波前校正；第四步，根据需要调整波前镜的位置，以使其输出的相位信息和与正在扫描或观察的物体一致。
五、结论
本文主要介绍了光学相位共轭波前畸变校正技术，并阐述了其原理、实现方法和应用。该技术在成像质量、测量精度等领域有着广泛的应用前景，但它也存在一定的限制和应用不便，例如需要较高的光学系统，以及波前成像所需的时间等，因此，在应用过程中需要充分考虑实际情况，优化和改进技术，以进一步提高光学成像及测量的精度和质量。