[發(fā)明專利]一種光束的雙關(guān)聯(lián)函數(shù)的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610823559.3
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN106644059B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 劉顯龍;劉琳;蔡陽健
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發(fā)明公開了一種光束的雙關(guān)聯(lián)函數(shù)的測量方法。利用電荷耦合器件以連續(xù)拍攝的方法采集待測光束的強度分布灰度信息，讀取所采集到的灰度圖片并轉(zhuǎn)化為相應的二維矩陣；以矩陣中心點為坐標原點，選取子矩陣I_t(x,y)后，再以該子矩陣中心為原點，選取子矩陣I_t(2x,2y)；對選取的子矩陣I_t(x,y)和I_t(2x,2y)進行關(guān)聯(lián)運算，得到光束的雙關(guān)聯(lián)函數(shù)分布，讀取環(huán)繞中心亮點暗環(huán)數(shù)目，即可確認光束徑向模數(shù)。采用本發(fā)明提供的技術(shù)方法，實現(xiàn)了對光束雙關(guān)聯(lián)函數(shù)的實際測量，并可實際運用于光束的角向和徑向模數(shù)的測量，判定任意光束的角向和徑向模數(shù)，具有可操作性，且簡單高效、快捷方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙關(guān)聯(lián)函數(shù)測量的方法，能便捷、精確的測量得到光束的雙關(guān)聯(lián)函數(shù)，利用該方法，可以測量得到光束中的徑向模數(shù)，應用于通信、生物醫(yī)學、全息造影等方面，屬于應用光學技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

關(guān)聯(lián)是指在空間中任意兩點或多點在同一時刻（空間關(guān)聯(lián)）或是同一空間點任意不同時刻（時間關(guān)聯(lián)）的起伏關(guān)系。對于空間關(guān)聯(lián)函數(shù)，如果該起伏關(guān)系具有完全的一致性，則可認為此時的關(guān)聯(lián)為1；反之，若是該起伏關(guān)系反向一致，則可認為此時的關(guān)聯(lián)為-1；在這兩個極值中間的起伏狀態(tài)，則定義為部分關(guān)聯(lián)。利用統(tǒng)計數(shù)學方法，可以將這相應的起伏規(guī)律用關(guān)聯(lián)函數(shù)來描述，且高階關(guān)聯(lián)函數(shù)（多點之間的關(guān)聯(lián)）在滿足高斯統(tǒng)計規(guī)律的情形下，可以利用高斯展開形式，簡化為低階關(guān)聯(lián)函數(shù)，早期的理論研究中普遍用互相關(guān)函數(shù)來描述這一演化現(xiàn)象。利用互相關(guān)函數(shù)，可以很好的得到光束在空間或時間中的相干度分布，對相干度的演化研究提供了基礎理論方法。

在實際的應用過程中，一般通過測量四階關(guān)聯(lián)函數(shù)的方法得到互關(guān)聯(lián)函數(shù)，在文獻中有詳細的測量技術(shù)講解（參見文獻：F. Wang, X. Liu, Y. Yuan, and Y. Cai,“Experimental generation of partially coherent beams with different complexdegrees of coherence,” Opt. Lett. 38, 1814-1816 (2013)）。測量中，首先固定一點在坐標原點(0, 0)，然后計算平面上任意一點(x, y)與該點的關(guān)聯(lián)，故稱之為互關(guān)聯(lián)。

近年來，交叉關(guān)聯(lián)函數(shù)的提出為關(guān)聯(lián)函數(shù)提供了更為寬廣的應用前景（參見文獻：D. M. Palacios, I. D. Maleev, A. S. Marathay, and G. A. Swartzlander, Jr.,“Spatial correlation singularity of a vortex field,” Phy. Rev. Lett. 92,143905 (2004)）。不同于互關(guān)聯(lián)函數(shù)固定一點與其他任一點關(guān)聯(lián)的定義方法，交叉關(guān)聯(lián)函數(shù)是指相對坐標原點軸對稱分布的兩點之間的關(guān)聯(lián)分布即點(x, y)與(-x, -y)之間的關(guān)聯(lián)，利用交叉關(guān)聯(lián)函數(shù)，可以得到光束中所隱藏的徑向和角向（也稱為拓撲荷數(shù)）模數(shù)的信息，可以應用于信息通訊、空間遙感等領(lǐng)域。此外，利用交叉關(guān)聯(lián)函數(shù)還能夠得到超分辨率的圖像分布，這在生物醫(yī)療、全息圖像等方面具有廣闊的應用前景。