单个粒子散射T矩阵算法，包括柱，椭球和切比雪夫粒子

利用复高斯随机矩阵来模拟随机散射介质模型

根据米氏(Mie)理论，计算了多分散球形气溶胶粒子的单次散射特性。粒子的尺寸分布为伽马分布，有效半径分别为5.56，7和11 μm，分析了0.4～100 μm光谱范围内气溶胶粒子的平均消光系数、平均散射系数、单次散射反照率、不对称因子以及相矩阵与粒子的尺寸参数以及折射率的关系。结果表明，在可见光波段，粒子的有效半径对粒子的散射特性影响较小，在更长的波段上其影响较大；单次散射反照率在可见光范围内近似为1，随波长的变化和水滴折射率虚部随波长的变化曲线正好相反，这说明影响其大小的主要因素为粒子的折射率，即虚部越大则反照率越小；且极化率对粒子的尺寸比相函数更敏感。

提出一种光透过散射介质的散斑恢复算法,可实现大视场任意位置的聚焦。通过仿真模拟光路测量散射介质的传输矩阵并进行二值化处理,再利用数字微镜器件对入射光进行二值振幅调制,实现透过散射介质的单点或多点聚焦。由于不同聚焦位置的独立性,所提算法能够实现大视场任意位置聚焦。仿真结果表明:聚焦位置的光强增强因子随着采样数目的增加而增加;与传统三步相移法相比,在采样数目减少1/3的情况下,所提算法能够获得55%的增强比,比三步相移法高12%。所提算法对透过散射介质实现大视场范围扫描聚焦有重要意义,在生物医学成像领域具有广阔应用前景。

在光学传输矩阵的基础上,提出一种基于weighted Gerchberg-Saxton (GSW)算法的迭代聚焦方法。将利用传输矩阵求解调制相位的过程抽象为相位恢复问题,将传输矩阵与均方优化算子作为散射系统变换算子来迭代优化调制相位。通过仿真和实验证明,相比相位共轭法、均方优化算子,所提方法具有更显著的多点聚焦效果,为光场能量调控领域提供了新的思路。