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2012年

基于有限尺寸光束模型的GPU加速的浑浊介质中光传输的电场蒙特卡洛模拟

来源:武汉光电国家研究中心     作者:    发布时间:2012年10月23日    浏览:

电场蒙特卡洛(EMC)是一个模拟光的相干和偏振现象的有用的、灵活的工具,它直接追踪多次散射过程中的复电场并在选定的方向检测电场值。然而,作为一种数值统计方法,EMC需要模拟大量的光子来取得精确的结果,这使得EMC的计算十分耗时。并且之前的EMC也没有考虑光束的尺寸。

武汉光电国家实验室(筹)Britton Chance生物医学光子学研究中心李鹏程教授与博士生王雅儒等人提出了有限尺寸大小的电场蒙特卡洛模拟,并给出了基于CUDA平台的运行于GPU的并行EMC模拟实现。他们研究了后向散射散斑图样,并计算了穆勒矩阵。当使用GTX480显卡时,与Intel i3-2120 CPU相比取得了超过370倍的加速比。

这项研究发表在2012年7月的Optics Express (vol. 20, Issue 15, pp. 16618-16630)上。该项目得到了国家高技术研究发展计划(Grant No.2012AA011602),国家自然科学基金创新研究群体科学基金(Grant No.61121004),国家自然科学基金(Grant Nos. 30970964, 30800339)的资助。

图 (a) 无限窄光束入射浑浊介质时形成的正后向散射沿x轴偏振方向的光强的空间分布,100000次模拟得到了100000帧图像。(b) CUDAEMC计算的归一化Ex的实部的概率密度函数,符合高斯分布。 (c)(d) EMC和CUDAEMC计算结果中不同点的归一化光强Ix的概率密度函数,符合指数分布。

(责任编辑:陈智敏)