Monte Carlo method for numerical examination of coherent and partially coherent light scattering - Project - MOST Wiedzy

Search

Monte Carlo method for numerical examination of coherent and partially coherent light scattering

Celem projektu jest opracowanie i weryfikacja nowej metody numerycznej do analizy propagacji światła spójnego oraz częściowo spójnego w nieuporządkowanych ośrodkach rozpraszających. Zakresem stosowalności metody będzie analiza propagacji spójnych i częściowo spójnych wiązek światła w nieuporządkowanych ośrodkach rozpraszających. Proponowana metoda, zwana dalej CW-MC (ang. Coherent-Wave Monte Carlo), oparta będzie o wykorzystanie algorytmu typu Monte Carlo do numerycznego rozwiązania całkowej postaci równania Helmholtza opisującego propagację fali w ośrodku o zadanym rozkładzie cząstek rozpraszających. Stanowi to niestosowane dotąd podejście, odmienne od z metody polegającej na rozwiązaniu równania transportu promieniowania w przypadku uśrednionej próbki materiału rozpraszającego, a przez to nie nadającej się bezpośredniej symulacji zjawisk związanych z przypadkowymi fluktuacjami natężenia światła wielokrotnie rozproszonego. (np. obecnych w metodach obrazowania wykorzystujących światło spójne lub częściowo spójne). Zjawiska te stanowią obecnie ważny obszar nauki obejmujący m.in. metody tomografii optycznej, ogniskowanie światła transmitowanego przez materiały rozpraszające czy wykorzystanie statystycznych właściwości światła rozproszonego do celów diagnostyki medycznej. Przewaga metody CW-MC nad dotychczasowym podejściem polega na możliwości analizy interferencji światła spójnego oraz częściowo spójnego ulegającego wielokrotnemu rozpraszaniu, przez co może ona znaleźć bezpośrednie zastosowanie w wymienionych wyżej zagadnieniach. Głównym elementem projektu będzie implementacja programistyczna metody CW-MC oraz jej weryfikacja poprzez porównanie uzyskanych wyników z wynikami uzyskanymi za pomocą alternatywnych metod numerycznych, wynikami doświadczalnymi znanymi z doniesień w publikacjach naukowych oraz nowymi wynikami doświadczalnymi. Oczekuje się, że metoda CW-MC umożliwi nie tylko obliczenie uśrednionego natężenia rozproszonego światła, ale dostarczy pełnej informacji o jego zespolonej amplitudzie. Uzupełni to lukę w obszarze narzędzi do badania zjawiska wielokrotnego rozpraszania światła. W szczególności proponowana metoda stanowić będzie ważny element badań dotyczących powiązania parametrów statystycznych rozproszonego światła z mikro- i nanostrukturą nieuporządkowanych ośrodków, które mogą przyczynić się do rozwoju nowych metod diagnostyki tkanek biologicznych lub nowoczesnych materiałów kompozytowych.

Details

Project's funding:
PRELUDIUM
Agreement:
z dnia 2015-08-04
Realisation period:
2015-08-04 - 2017-08-03
Project manager:
mgr inż. Maciej Kraszewski
Realised in:
Department of Metrology and Optoelectronics
Project's value:
98 520.00 PLN
Request type:
Krajowy Program Badawczy
Domestic:
Domestic project
Verification:
Gdańsk University of Technology

seen 20 times