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在非线性科学领域中，一个重要的问题就是研究噪声对系统输出的影响。一般而言，噪声是被看作是干扰系统输出的不利因素，然而在某些特定情况下，噪声会起到积极的作用，使非线性系统的输出更有秩序，这种现象叫做随机共振。另外，图像在非线性系统当中传输时，其相位会随着信号强度的变化而变化，导致非线性系统输出的图像难以恢复。基于以上两个问题，本文以恢复非线性系统当中传输的噪声图像为目标，进行了如下研究:首先，以光折变铌酸锂晶体作为图像传输的介质，构建了一个非线性系统;其次，综合了前人对随机共振和光折变效应研究的成果，通过实验研究了噪声强度和光折变介质的折射率改变时发生的随机共振现象，使非线性介质中传输的噪声图像得以恢复;然后，从亥姆霍兹方程出发，推导了光束在光折变介质中传播时的微扰波动方程;最后，对微扰波动方程进行数值模拟求解并与实验结果进行对比，验证了非线性系统中发生的随机共振现象，使本文的实验研究、理论研究有机的统一起来。本文的主要研究内容如下: 第一章概述了随机共振理论的研究现状，对随机共振的原理和信噪比做了简单的介绍;其次综述了光折变材料的研究，分别介绍了非线性光学性质，光折变效应的物理机制，光折变材料性能表征及平移诱导的控制原理，重点介绍了铌酸锂晶体的性质及其光折变性能。 第二章通过实验研究了光折变非线性系统中的随机共振过程，研究了噪声对线性系统输出的影响，证实了噪声对图像传输系统产生的破坏作用;在实验研究过程中，通过调节非线性图像传输系统中的噪声强度，使信号得以恢复;在噪声强度一定时，通过改变图像传输介质的光折变性能，研究了输出图像质量的变化情况。 第三章结合实验研究，理论修正了空间电荷场理论，给出了空间电荷场的具体表达式，推导了光束在给定的非线性介质中传播时的微扰波动方程，为后文的数值模拟做好铺垫。 第四章利用数值模拟的方式，研究分析了噪声强度和光折变性能改变时非线性系统输出受到的影响。数值模拟的结果与实验现象保持一致。 第五章总结了全文的研究工作，提炼了本文研究内容的创新点，并对之后的研究工作提出了展望。