超短脉冲在散射介质中传播的时间和空间特性研究.pdf

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1、第41卷第7期中国激光Vo1．41，No．72014年7月CHINESEJOURNALOFLASERSJuly，2014超短脉冲在散射介质中传播的时问和空问特性研究靳赛谭文疆刘鑫吴彬司金海／西安交通大学电子与信息工程学院陕西省信息光子技术重点实验室，陕西西安710049＼＼光电信息控制和安全技术重点实验室，河北三河065201／摘要采用蒙特卡罗方法，研究了散射介质各向异性因子等参数对超短脉冲在散射介质中传播的时间和空间分布以及各散射阶次光子强度比例分布的影响。研究结果表明，当各向异性因子或吸收系数减小、散射系数或传播深度增大时，脉冲的时

2、间展宽和空间扩散都随之增强，高散射阶次光子强度比例也随之增大。关键词超快光学；散射；蒙特卡罗；散射介质；时间和空间特性中图分类号0436．2文献标识码Adoi：10．3788／CJL2O1441．0702004TemporalandSpatialCharacteristicsofUltrashortPulsePr0pagati0ninTurbidMediaJinSaiTanWenjiangLiuXinWuBinSiJinhaiShaanxiKeyLaboratoryofPhotonicsTechnologyforInformation，

3、SchoolofElectronicandInformationEngineering，XianJiaotongUniversity，Xian，Shaanxi710049，ChinaScienceandTechnologyonElectro—OpticalInformationSecurityControlLaboratory，Sanhe，Hebei065201，ChinaAbstractTheMonteCarlomethodiSintroducedtosimulateandanalyzetheinfluenceofoptica1par

4、ametersoftheturbidmedium，suchasanisotropyfactor，onthetemporalandspatialdistributionsandscattering—orderdistributionsofultrashortpulses．Theresultshowsthatwhenanisotropyfactororabsorptioncoefficientdecreaseandscatteringcoefficientorpropagationdepthincrease，bothofthepulsedu

5、rationandthebeamsizebroadenandtheproportionofscatteringphotonsathighscatteringordersincrease．Keywordsultrafastoptics；scattering；MonteCarlo；turbidmedium；temporalandspatialcharacteristicsOCIScodes290．7050；320．5550：190．58901引言像等领域得到了广泛的应用]。在生物组织和烟尘等散射介质内，由于光的散一般而言，光入射到散射介质后

6、包括3种光子射，很难直接对这些散射介质内部结构或者隐藏的成分：不经历散射、完全相干的弹道光子；经历少量散射、部分相干的蛇形光子；经历多重散射、不相干物体进行成像，为此人们发展出了多种适于散射介质内目标观测的光学成像技术。近年来，随着激光的散射光子。由于弹道光子和蛇形光子直接携带了散射介质中目标物体的几乎全部成像信息，因此利技术的进步，基于超短脉冲激光的散射环境中目标物体的成像技术因成像原理简单和时空分辨率高等用超短脉冲对散射介质内目标直接成像的关键是根据其超宽光谱的相干性和极短的脉冲宽度等物理特优点，获得了极大的发展，在生物医学成像和水

7、下成收稿日期：2013—12—17；收到修改稿日期：2014一O1—28基金项目：国家自然科学基金(61235003，61205129)、陕西省自然科学基础研究计划(2012JQ8002)、中国博士后基金面上项目(2013M540753)作者简介：靳赛(199o一)，男，硕士研究生，主要从事蒙特卡罗仿真方面的研究。E—mail：saga．jin．sai．66@stu．xjtu．edu．an导师简介：司金海(196o一)，男，博士，教授，主要从事超快光克尔方面的研究。E—mail：jinhaisi@mail．xjtu．edu．cn*通信联

8、系人oE—mail：tanwenjiang@mail．xjtu．edu．ca本文电子版彩色效果请详见中国光学期刊网www．opticsjourna1．netO7O2004—1激光性，利用一定的“门选通”技术