本文關(guān)鍵詞：光子篩典型成像特性表征研究

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【摘要】：光子篩是一種新型的衍射光學(xué)成像器件,是用微納透光小孔取代菲涅爾波帶片的環(huán)帶結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的。光子篩具有許多成像及結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì):能夠有效地抑制波帶片成像時(shí)產(chǎn)生的高階衍射和旁瓣效應(yīng),提高成像對(duì)比度;可提高成像分辨率,且分辨率不受最小特征尺寸的影響;體積小、重量輕且不需要額外的支撐結(jié)構(gòu),可獨(dú)立做成衍射薄膜器件。光子篩也存在一些成像方面的缺陷:1)光子篩對(duì)入射波長(zhǎng)具有嚴(yán)格的依賴性,在成像過(guò)程中色差現(xiàn)象明顯;2)光子篩的通光面積大幅度減小,衍射效率也隨之降低。本文將從色差特性、衍射效率、成像對(duì)比度等方面研究光子篩成像特性,同時(shí)分析光子篩結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)成像質(zhì)量的影響,為光子篩的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供有效的參考。主要研究?jī)?nèi)容可以概括為以下幾點(diǎn):1.光子篩理論研究。從標(biāo)量衍射理論和矢量衍射理論兩方面描述了光波在空間的傳播過(guò)程;研究菲涅爾波帶片和光子篩的聚焦成像過(guò)程;分析光子篩的聚焦成像特性;給出確定光子篩微孔位置和尺寸的方法。2.光子篩色差特性分析。針對(duì)光子篩色差特性明顯且只能在較窄光譜范圍成像的問題,本文結(jié)合折射透鏡研究了折衍射混合消色差系統(tǒng),從而增加了光子篩的成像光譜范圍。同時(shí)本文從理論和仿真兩方面分析了折衍射混合消色差系統(tǒng)的成像過(guò)程,驗(yàn)證了折衍射混合消色差系統(tǒng)的正確性及可行性,證明該系統(tǒng)可在一定程度上抑制成像過(guò)程的色差現(xiàn)象,增加光子篩的應(yīng)用范圍。3.復(fù)合光子篩成像特性研究。針對(duì)光子篩衍射效率低的問題,本文從增加光子篩通光面積的角度研究了一種新型的復(fù)合型光子篩結(jié)構(gòu)。復(fù)合型光子篩是用透光環(huán)帶取代光子篩部分內(nèi)層微孔而產(chǎn)生的新型結(jié)構(gòu)。與普通光子篩相比,該復(fù)合型光子篩不僅提高了衍射效率,同時(shí)提高了成像對(duì)比度,并增加了焦深。同時(shí)研究了復(fù)合型光子篩參數(shù)變化對(duì)其成像質(zhì)量的影響,具體參數(shù)包括:微孔孔徑、金屬層厚度、微孔密度等。4.針對(duì)光子篩望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)衍射效率低的問題,本文用復(fù)合型光子篩代替光子篩望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中的物鏡光子篩,從而進(jìn)一步提高空間望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的成像質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：光子篩 色差特性 衍射效率 成像對(duì)比度 旁瓣效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號(hào)對(duì)照表10-13
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表13-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀17-21
• 1.3 本文工作及章節(jié)安排21-22
• 第二章 光子篩的理論分析22-44
• 2.1 光子篩典型類型22-26
• 2.1.1 光子篩成像對(duì)比度22-23
• 2.1.2 多光譜光子篩23-24
• 2.1.3 高數(shù)值孔徑光子篩24-26
• 2.2 標(biāo)量衍射理論26-30
• 2.3 矢量衍射理論30-35
• 2.3.1 Yee元胞30-31
• 2.3.2 FDTD的直角坐標(biāo)系表示31-33
• 2.3.3 FDTD的收斂性及穩(wěn)定性33-34
• 2.3.4 FDTD的吸收邊界條件34-35
• 2.4 菲涅爾波帶片理論模型35-38
• 2.4.1 菲涅爾波帶片結(jié)構(gòu)35
• 2.4.2 菲涅爾波帶片理論35-38
• 2.5 光子篩理論模型38-43
• 2.5.1 光子篩結(jié)構(gòu)38-39
• 2.5.2 光子篩理論39-43
• 2.6 本章小結(jié)43-44
• 第三章 光子篩色差特性研究44-52
• 3.1 像差的分類44-45
• 3.1.1 球差44
• 3.1.2 彗差44-45
• 3.1.3 像散45
• 3.1.4 場(chǎng)曲45
• 3.1.5 畸變45
• 3.1.6 色差45
• 3.2 光子篩色差特性研究45-50
• 3.2.1 消色差系統(tǒng)理論46-47
• 3.2.2 消色差系統(tǒng)成像特性47-48
• 3.2.3 消色差成像系統(tǒng)實(shí)例48-50
• 3.3 本章小結(jié)50-52
• 第四章 復(fù)合型光子篩成像特性研究及應(yīng)用52-70
• 4.1 復(fù)合型光子篩成像仿真52-59
• 4.1.1 復(fù)合型光子篩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-55
• 4.1.2 復(fù)合型光子篩衍射效率55-56
• 4.1.3 復(fù)合型光子篩成像對(duì)比度56-58
• 4.1.4 復(fù)合型光子篩焦深（DOF）58-59
• 4.2 復(fù)合型光子篩參數(shù)對(duì)成像質(zhì)量的影響59-64
• 4.2.1 復(fù)合型光子篩成像質(zhì)量與孔徑的關(guān)系59-61
• 4.2.2 復(fù)合型光子篩成像質(zhì)量與金屬層厚度的關(guān)系61-62
• 4.2.3 復(fù)合型光子篩成像質(zhì)量與微孔密度的關(guān)系62-64
• 4.3 復(fù)合型光子篩軸外點(diǎn)聚焦成像特性64-65
• 4.4 復(fù)合型光子篩在空間望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)想65-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 研究結(jié)論70-71
• 5.2 研究展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 作者簡(jiǎn)介78-79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 劉韜;;天基衍射成像系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)發(fā)展研究[J];國(guó)際太空;2014年08期

2 劉民哲;劉華;許文斌;王泰升;盧振武;魚衛(wèi)星;;用于空間望遠(yuǎn)鏡的膜光子篩[J];光學(xué)精密工程;2014年08期

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4 高仲;馬君顯;周崇喜;羅先剛;杜春雷;王長(zhǎng)濤;;大口徑多孔透鏡離軸成像研究[J];光電工程;2007年09期

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本文編號(hào)：663672