基于GPU的實(shí)時(shí)部分相干光并行生成算法研究.pdf

1、無(wú)線激光通訊中，高相干性的激光光束更容易受大氣的影響，降低了通訊系統(tǒng)的性能。最新理論與實(shí)驗(yàn)研究表明部分相干光束受湍流影響較小。針對(duì)利用液晶空間光調(diào)制器（LC SLM）實(shí)時(shí)、便捷生成部分相干光，采用了一種基于GPU并行加速的方法，全文主要包括四個(gè)部分。
　　第一部分主要分析了CUDA架構(gòu)GPU的硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)、存儲(chǔ)器組織模型、線程結(jié)構(gòu)、軟件體系架構(gòu)以及編程模型。
　　第二部分引入部分相干光的基本概念，并從空間-時(shí)間域和空間-頻率

2、域內(nèi)對(duì)一般部分相干的理論進(jìn)行研究。介紹了分別采用毛玻璃和液晶空間光調(diào)制器實(shí)驗(yàn)生成部分相干光的原理。
　　第三部分液晶空間光調(diào)制器法中生成特定相干度的相位掩膜時(shí)需進(jìn)行二維卷積運(yùn)算。本文研究了卷積在 CUDA平臺(tái)上并行優(yōu)化實(shí)現(xiàn)，即基于共享內(nèi)存的分離卷積計(jì)算方式與基于CUFFT庫(kù)的卷積計(jì)算方式。為比較GPU并行優(yōu)化后的性能，在CPU上同樣實(shí)現(xiàn)兩種算法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：基于FFT的卷積計(jì)算在GPU加速后性能可提升30至45倍，而可分離卷積并

3、行優(yōu)化后的性能可提升12至24倍。
　　第四部分搭建實(shí)時(shí)生成部分相干光與相干長(zhǎng)度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證生成部分相干光滿足實(shí)時(shí)性與相干長(zhǎng)度準(zhǔn)確性的要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：針對(duì)256?256像素的LC SLM，生成相干長(zhǎng)度為0.15mm、0.9mm以及1.5mm的相位屏，GPU所用時(shí)間分別為0.95ms、2.2ms以及2.8ms；考慮CPU讀取、發(fā)送數(shù)據(jù)及液晶響應(yīng)的時(shí)間，采用 GPU并行加速的部分相干光實(shí)時(shí)生成方法的頻率可達(dá)150Hz。生成相