動(dòng)態(tài)散射介質(zhì)散斑場的電場蒙特卡洛模擬分析.pdf

1、激光散斑是相干光傳輸?shù)闹匾F(xiàn)象之一，其在工業(yè)、生命科學(xué)領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用，如位移測量、激光散斑血流成像等。由于生物組織和懸浮粒子溶液渾濁介質(zhì)中的散射多為體散射，其中往往包含多次散射，這樣的散斑現(xiàn)象較為復(fù)雜，難以用波動(dòng)方程求解，一般只能采用數(shù)值方法來進(jìn)行模擬。然而傳統(tǒng)的蒙特卡洛數(shù)值模擬往往忽略了介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，不能用以模擬研究體散射介質(zhì)的布朗運(yùn)動(dòng)、定向流動(dòng)等過程中的散斑現(xiàn)象，而這恰恰對(duì)研究動(dòng)態(tài)體散射散斑的性質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)流速的定量測量十分重

2、要。針對(duì)上述問題，本文首先從連續(xù)時(shí)間序列動(dòng)態(tài)散斑模擬出發(fā)，提出了動(dòng)態(tài)散斑模擬的新方法，利用該方法對(duì)平移散斑、沸騰散斑的電場自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行了分析研究，給出在平移、沸騰散斑共同作用下流速與電場自相關(guān)函數(shù)的關(guān)系式（傳統(tǒng)的研究方法認(rèn)為流速與散斑場的去相關(guān)時(shí)間成反比），并建立了運(yùn)動(dòng)渾濁體散射介質(zhì)模型，利用改進(jìn)的蒙特卡洛模擬方法對(duì)同時(shí)包含定向流動(dòng)、布朗運(yùn)動(dòng)散射介質(zhì)的散斑場進(jìn)行了模擬與分析，為分析體散射散斑性質(zhì)以及分析流速測量中的影響因素等提供了工具

3、。本文的具體內(nèi)容包括：
　?。?）以散斑強(qiáng)度伽馬分布模型研究分析散斑現(xiàn)象，提出新的連續(xù)時(shí)間序列動(dòng)態(tài)散斑模擬方法，對(duì)平移散斑、洛倫茲光譜線型動(dòng)態(tài)散斑等進(jìn)行了模擬，給出像面上電場自相關(guān)函數(shù)的關(guān)系式，并分析了流速與襯比之間的關(guān)系。
　?。?）將電場蒙特卡洛模擬由無限窄光束擴(kuò)展到有限尺寸大小的光束。針對(duì)由此帶來的計(jì)算量增加問題，實(shí)現(xiàn)了基于GPU的CUDAEMC，通過并行計(jì)算來大幅提升計(jì)算速度。使用GTX480顯卡運(yùn)行CUDAEMC時(shí)