光波经过散射介质时会受到多次散射,导致出射光波表现为强烈的散斑,这对光学技术的应用造成了极大的障碍。近年的研究表明,尽管散射介质打乱了入射光波,但是光波信息并没有丢失,可以利用散射介质对光波进行操控,甚至成像。本文针对散射介质光波调控和成像两个方面进行了研究,通过散射介质的传输矩阵,可实现对光波透过散射介质的精准操纵,也可重建隐藏在散射介质前的物体图像。具体的研究内容如下:介绍了散射介质的多重散射和波前整形的基本原理。对光波透过散射介质的传输进行数学建模仿真,通过将散射介质建模为多层随机相位模板,每层之间的距离用散射介质平均自由程表示,利用角谱法完成各层之间的传播。基于数学仿真模型完成了三步相移法测量散射介质传输矩阵的仿真,仿真中采用同轴式干涉测量的装置来采集散斑数据,通过对输入平面波施加额外的三种不同相位来得到三幅不相关的散斑数据,最终计算得到传输矩阵。研究了基于散射介质传输矩阵光波调控方法。通过理论公式推导指出通过将传输矩阵与虚拟输入波前进行卷积来计算虚拟传输矩阵,利用虚拟传输矩阵可以在散射介质之后的不同位置生成任意的图案,从而实现光波调控,通过数字仿真对该方法进行了仿真分析。搭建了实验光路,通过实验验证了使用虚拟传输矩阵可以在散射介质之后生成甜甜圈、十字和字母图案。本文研究的方法不依赖于散射介质的记忆效应,对于强散射介质也是有效的。研究了基于散射介质传输矩阵的穿透散射介质成像方法,恢复散射介质之前隐藏的物体。强度图像会丢失相位信息,因此将正向模型构造为非线性映射,并采用广义相位恢复算法来恢复隐藏物体,通过数字仿真对该方法进行了仿真分析。搭建了实验光路,通过实验实现了从150*150的斑点颗粒中重建大小为32*32的相位物体。