基于頻域輻射傳輸?shù)募t外光學(xué)成像研究.pdf

1、自從1960年6月世界第一臺(tái)激光器問世以來,激光就受到了研究者的廣泛關(guān)注,并得到了不斷地發(fā)展。到目前為止,激光技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于國防科技、大氣遙感、生物醫(yī)學(xué)、激光通信、工業(yè)加工、探傷診斷、光學(xué)層析成像、光動(dòng)力療法等領(lǐng)域。在激光器家族中,20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了極具潛力的超短脈沖激光器,脈沖激光束的時(shí)間非常短,開和關(guān)的間隔僅為1飛秒(千萬分之一秒)。超導(dǎo)脈沖激光的特性導(dǎo)致它具有廣泛的用途和巨大的市場。本文主要考察超短脈沖激光在醫(yī)療科學(xué)領(lǐng)域

2、的應(yīng)用:生物醫(yī)學(xué)光子成像技術(shù),并對(duì)其進(jìn)行理論研究。這項(xiàng)技術(shù)利用了近紅外激光對(duì)生物組織較好的穿透性和無損傷特性,根據(jù)激光透過生物組織后的信號(hào)來模擬生物組織內(nèi)物性參數(shù)分布,從而達(dá)到對(duì)人體病變進(jìn)行早期檢測的效果。光學(xué)成像的理論方法大致可以分為三種:連續(xù)波技術(shù)、時(shí)域方法和頻域方法。時(shí)域和頻域方法都可以重構(gòu)吸收和散射光學(xué)參數(shù)。而頻域測量手段較之時(shí)域方法在成像方面有著更大的優(yōu)勢(shì),在近些年來得到了廣泛的應(yīng)用。
　　論文以超短脈沖激光照射參與性介

3、質(zhì)后的參數(shù)重構(gòu)為研究方向,分析輻射在介質(zhì)內(nèi)的傳輸過程和依靠探測信息推導(dǎo)介質(zhì)內(nèi)部光學(xué)參數(shù)的逆問題求解方法。主要研究內(nèi)容可以歸納為以下幾個(gè)方面:
　　在瞬態(tài)輻射傳輸方程的基礎(chǔ)上,利用傅里葉變換推導(dǎo)頻域輻射傳輸方程。采用有限體積法求解頻域方程,模擬超短脈沖激光在參與性介質(zhì)內(nèi)傳輸?shù)倪^程,得到介質(zhì)邊緣的透射輻射信號(hào),完成正問題研究。
　　分析反問題求解方法。介紹不同的反問題算法,選取共軛梯度法作為反演算法,推導(dǎo)反向-伴隨差分法,并將其