3.1  蒙特卡罗模拟简介 12

3.2  无限细光束在浑浊介质中蒙特卡罗模拟的子午平面法 12

3.3  光子在浑浊介质中的行为 13

3.4  高斯光束照射下偏振光在浑浊介质中后向散射的数值模拟 15

4  不同样品的偏振特性分析 16

4.1  不同样品的实验结果简介 16

4.2  数值模拟总体介绍 17

4.3  结果分析 18

4.3.1  仿组织溶液的结果分析 18

4.3.2  聚苯乙烯悬浮液偏振特性的分析 19

结  论 22

致  谢 23

参考文献 24

1  绪论

1.1  研究意义

    最近这些年来，光学在医学、海洋等领域的应用越来越普遍，其中在生物医学方面的应用是一个重要的应用方面[1]。而偏振光在生物组织中的应用在近年也得到了长足的发展，尤其是在成像方面。传统的成像手段包括CT，X线断层摄影，共焦显微镜方法。这些医学摄影技术在癌症早期的检查上发挥了重要作用[2]。但由于生物组织本身具有强散射性，导致成像的结果并不是很理想。而偏振可以用作一个有效的工具通过排除多重散射光（作为一个选通机制）[3]，可以提高对比度和改善组织成像分辨率 。此外，在组织旋光特性包含了丰富的潜在的生物医学重要性的形态和功能的信息[4]。论文网

    偏振光在通过混浊介质后会呈现偏振特性的变化[5]，我们通过研究这种变化推断生物组织的内在特性，比如密度，肌肉纹理等各方面的相关变量，而这些变量也是我们医学上研究生物组织所要用到的重要参量[6]。本文采用蒙特卡罗方法研究宏观光学参数相同、而微观光学参数不同的各种样品其后向散射面上的退偏特性，以期为选用何种悬浮液代替真正的组织提供相应的参考依据。

1.2  研究进展

1.3  本文主要工作

在上面的研究背景下，我们试图通过蒙特卡罗模拟分析偏振光通过宏观光学参数（约化的散射系数和吸收系数）相同而微观光学参数（包括颗粒直径、颗粒和介质折射率等）不同的各类模拟样品后向散射光的退偏特性，进而讨论模拟样品与实际的生物组织的差异性，为选用何种悬浊液代替特定的生物组织进行理论分析提供参考依据。

具体工作：

1.  运用Mie散射理论，构建微观光学参数不同而宏观光学参数相同的模拟样品参数库。一类样品其颗粒直径小于入射光波长（瑞利散射范围），典型的如仿组织溶液；另一类样品的颗粒直径则大于入射光波长（米散射范围），比如聚苯乙烯悬浮液。

2. 运用蒙特卡罗模拟结合mueller矩阵极分解技术分析这两类样品后向散射光的退偏特性，包括总退偏度、线性退偏度和圆退偏度。同时根据系统卷积特性，采用格林函数法将无限细偏振光束的模拟结果转化为高斯光束照射下偏振光的模拟结果，如此可使模拟结果与实验结果的对比性更佳。文献综述

3. 结合文献中相同宏观光学参数样品的实验结果进行对比分析，发现除了圆退偏特性，实验结果和模拟结果在变化趋势上有着较好的一致性。同时，也验证了处在米散射范围的悬浮液对圆偏振光有着更好的保偏性，而处在瑞利散射范围的悬浮液则对线性偏振光的保偏性优于圆偏振光。