学位论文简介

光场测量与关联成像是强干扰环境下实现目标探测的技术途径，广泛应用于激光雷达探测、自由空间光通信及生物医学检测，在国防安全、深空探测及疾病诊断等领域发挥着关键作用。因此，本文围绕强干扰下光场测量及关联成像这一主题，探索了Faraday原子滤光器这一多维度光场调控器件对强干扰下光场测量及关联成像的积极作用，建立了强散射中光场测量、强逆光下远距离关联成像以及散射与光源干扰下的关联成像模型及方法。取得了以下主要创新性研究成果：

(1) 为解决散射干扰中轨道角动量谱串扰的问题，基于Faraday原子滤光器对光场的相干性调控，提出了基于Faraday原子滤光器的OAM谱精准测量方法。实验表明，Faraday原子滤光器在散射介质中对单、双模态轨道角动量谱的测量性能均显著优于传统偏振片，为复杂散射环境下轨道角动量谱的精准解析提供了有效技术支撑。

(2) 针对强逆光背景下远距离关联成像面临的核心挑战，建立基于Faraday原子滤光器的远距离关联成像模型，并在太阳光下及真实太阳入瞳极端干扰条件下完成了全链路系统性实验验证。在太阳光下以及太阳直射入瞳时，Faraday原子滤光器均表现出优于1 nm滤光片的性能，表明该方法在复杂强干扰环境下远距离关联成像的有效性。

(3) 面向散射干扰中的目标成像，构建了融合光声效率优化与Faraday原子滤光器的关联成像模型。综合光声转换效率与换能器最优工作性能，确定了最佳编码图案，成像分辨率较相同条件下传统B-mode超声成像提升4.25倍；进一步利用Faraday原子滤光器实现激发光的超窄带滤波与稳频锁定，构建光谱——空间耦合模型，验证了其对光声激发效率、关联成像重建抗噪鲁棒性的增强作用。

主要学术成果

[1] Xiaoqian Liang, Yanfeng Bai, Chen Lei, Xiaohui Zhu, Weijun Zhou, Liyu Zhou, Qin Fu, Qi Zhou, Xuanpengfan Zou, Wei Tan, Xianwei Huang, Longfei Yin, and Xiquan Fu. Accurate measurement for the orbital angular momentum spectrum in scattering media based on a Faraday atomic filter. Optics Letters, 2025, 50(13): 4162-4165. (SCI, 第一作者)

[2] Xiaoqian Liang, Yanfeng Bai, Hang Jin, Xianwei Huang, Wei Tan, Xiaohui Zhu, Tongji Jiang, Xuanpengfan Zou, Liyu Zhou, Jintao Zhai, and Xiquan Fu. Hadamard acoustic correlated imaging based on photoacoustic modulation with a single transducer. AIP Advances, 2024, 16(6). (SCI, 第一作者)

[3] Xiaoqian Liang, Xiaohui Zhu, Weijun Zhou, Jian Li, Qi Zhou, Jintao Zhai, Siqing Xiang, Xianwei Huang, Yanfeng Bai and Xiquan Fu. Long-Distance Correlated Imaging via Fourier Transform. (SCI，第一作者已投稿)

[4] Xiaoqian Liang, Xianwei Huang, Yanfeng Bai and Xiquan Fu.Faraday Atomic Filter-Assisted Hadamard Acoustic Correlated Imaging. (SCI，第一作者已投稿)

[5] 梁小茜，陈雷，周为军，朱孝辉，黎健，陈健霞，翟锦涛，向思卿，赵号，黄贤伟，白艳峰，傅喜泉. 基于原子滤光器的逆光探测原理与研究进展. （EI，第一作者已投稿）

[6] 周为军，梁小茜，周立宇，朱孝辉，邹璇彭凡，李凯，谭威，黎健，周琦，陈健霞，翟锦涛，赵号，黄贤伟，白艳锋，傅喜泉. 基于Faraday反常色散原子滤光器的逆光探测激光雷达系统研究 [J]. 光学学报, 2026, 46 (05): 404-412.. (EI)

[7] Lei Chen, Xiaoqian Liang, Wenting Yu, Lizhong Wu, Fang Tu, Longfei Yin, and Guohua Wu. How structural speckle patterns survive in oceanic turbulence: design, analysis, and application in computational ghost imaging[J]. Journal of Optics, 2025, 27(11): 115703. (SCI)

[8] Lei Chen, Longfei Yin, Xiaoqian Liang, Tiantian Liu, Yanrui Guo, Murong Li, Wenting Yu, Guohua Wu. Investigation on the differential impact of argon on the transmission performance of the atomic Faraday filter operating in the potassium yellow doublet[J]. Optics & Laser Technology, 2025, 187: 112779. (SCI)