發(fā)布時(shí)間：2023-10-01 22:50

　　光學(xué)成像技術(shù)帶動(dòng)了人類社會(huì)的變革,在生物、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等各學(xué)科領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。衍射現(xiàn)象作為光波的一個(gè)基本屬性,它限制了光學(xué)成像系統(tǒng)的物理分辨率。突破傳統(tǒng)衍射極限,發(fā)展超分辨成像技術(shù)一直是光學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。隨著先進(jìn)光學(xué)成像理論的發(fā)展,超分辨成像技術(shù)在熒光顯微、近場(chǎng)掃描成像等領(lǐng)域取得了豐碩成果,但是這些方法無法應(yīng)用于遠(yuǎn)場(chǎng)不易操作性目標(biāo)的觀察。近年來,在遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)成像領(lǐng)域,科研人員提出了一種新型光學(xué)超衍射器件——超振蕩器件的設(shè)計(jì)思想和技術(shù),它不依賴倏逝波提取和熒光標(biāo)記,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)場(chǎng)超衍射成像,有效突破了阿貝衍射極限的束縛,在先進(jìn)光學(xué)成像研究領(lǐng)域具有十分重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。本博士論文主要研究了超振蕩器件的設(shè)計(jì)及其成像應(yīng)用的具體實(shí)現(xiàn)途徑,該研究在微納光刻、醫(yī)學(xué)成像、精密測(cè)量、光存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有重要理論和應(yīng)用價(jià)值。本論文主要研究?jī)?nèi)容和取得的創(chuàng)新性研究成果具體如下:(1)提出了一種基于二元分離式超振蕩器件的遠(yuǎn)場(chǎng)小視場(chǎng)超衍射成像方法,有效克服了現(xiàn)有超衍射成像系統(tǒng)工作距短、離軸成像畸變大等技術(shù)難題。該方法創(chuàng)新之處在于:通過采用分離式超振蕩器件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了小視場(chǎng)范圍內(nèi)的無畸變離軸成像;同時(shí),基于標(biāo)量角...

【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 光學(xué)衍射極限
    1.2 顯微超分辨成像技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基于倏逝場(chǎng)重建的顯微超分辨成像技術(shù)
        1.2.2 熒光顯微超分辨成像技術(shù)
    1.3 超振蕩現(xiàn)象及其光學(xué)應(yīng)用
        1.3.1 超振蕩現(xiàn)象
        1.3.2 光場(chǎng)超振蕩技術(shù)在光學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用
    1.4 本研究領(lǐng)域存在的問題
    1.5 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 衍射光場(chǎng)計(jì)算方法和超振蕩基本理論
    2.1 引言
    2.2 衍射光學(xué)成像理論
        2.2.1 波前的傳播
        2.2.2 非相干光衍射受限系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
        2.2.3 光學(xué)非相干成像系統(tǒng)的頻率響應(yīng)
    2.3 超振蕩基本理論
        2.3.1 超振蕩光場(chǎng)的相位振蕩特性
        2.3.2 超振蕩函數(shù)的帶寬特性和能量特性
    2.4 超振蕩透鏡一般性設(shè)計(jì)方法
        2.4.1 光學(xué)超振蕩透鏡
        2.4.2 標(biāo)量超振蕩光場(chǎng)計(jì)算基本理論
        2.4.3 矢量超振蕩光場(chǎng)計(jì)算基本理論
        2.4.4 超振蕩透鏡典型設(shè)計(jì)方法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于二元超振蕩器件的遠(yuǎn)場(chǎng)小視場(chǎng)超衍射成像
    3.1 引言
    3.2 二元超振蕩器件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化
        3.2.1 光與超振蕩器件的相互作用
        3.2.2 超振蕩器件設(shè)計(jì)模型
        3.2.3 超振蕩器件的優(yōu)化求解方法
    3.3 超衍射成像系統(tǒng)成像特性分析
        3.3.1 超衍射成像系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
        3.3.2 離軸點(diǎn)目標(biāo)成像
        3.3.3 復(fù)雜目標(biāo)成像
    3.4 基于超衍射點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的特征提取算法
        3.4.1 系統(tǒng)局部光學(xué)傳遞函數(shù)分析
        3.4.2 基于超衍射點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的特征提取算法基本思路
        3.4.3 離散目標(biāo)的亞衍射特征提取實(shí)例
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于復(fù)合超振蕩器件的無掃描超衍射成像
    4.1 引言
    4.2 復(fù)合超振蕩器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型
        4.2.1 亞孔徑結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)分辨率的影響
        4.2.2 一維超衍射波前設(shè)計(jì)
        4.2.3 復(fù)合超振蕩器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.3 無掃描超衍射成像系統(tǒng)成像特性
        4.3.1 無掃描超衍射成像系統(tǒng)三維點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)
        4.3.2 透射型目標(biāo)的超衍射成像特性
    4.4 超衍射成像系統(tǒng)魯棒性
        4.4.1 波前非均勻性對(duì)系統(tǒng)超衍射聚焦特性的影響
        4.4.2 系統(tǒng)探測(cè)噪聲誤差對(duì)成像質(zhì)量的影響
        4.4.3 超振蕩器件的波長(zhǎng)帶寬響應(yīng)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 光場(chǎng)相干超衍射聚焦和非相干光超衍射成像實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 引言
    5.2 基于空間光調(diào)制器波前調(diào)制的相干超衍射聚焦實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 液晶空間光調(diào)制器的調(diào)制機(jī)理
        5.2.2 超衍射聚焦光路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)分析
        5.2.3 相干超衍射聚焦實(shí)驗(yàn)
    5.3 基于4F系統(tǒng)的非相干光超衍射成像實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 無掃描超衍射成像系統(tǒng)的基本組成
        5.3.2 超振蕩器件微納加工
        5.3.3 無掃描超衍射成像實(shí)驗(yàn)
        5.3.4 討論
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 未來展望
參考文獻(xiàn)
附錄 縮略詞
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3849593