一、位相光栅的衍射光强(论文文献综述)
胡洋[1](2021)在《衍射计算成像宽波段光学系统研究》文中进行了进一步梳理衍射光学元件独特的光学性质用于成像光学系统可以在提升成像质量的同时简化结构,在军用、商用成像领域得到了广泛应用。单层衍射光学元件结构简单、厚度小、成本低,然而,单层衍射光学元件在入射波长远离中心波长后衍射效率明显下降,低衍射效率会严重影响成像质量,致使其无法应用于宽波段成像系统。近年来,计算成像技术飞速发展,该技术可以解决传统光学方法无法解决的问题,同时易于实现系统小型化。本文提出了衍射计算成像宽波段光学系统,使用光学-数字联合设计的方法减小低衍射效率对成像的影响,针对中波、长波宽波段应用范围,研究了衍射计算成像双波段红外光学系统的设计方法,进一步研究了受温度及角度影响的衍射计算成像双波段红外光学系统。该方案为解决单层衍射光学元件宽波段低衍射效率的问题提供了一种新的思路和方法,对实现单层衍射光学元件宽波段应用以及宽波段成像系统小型化、轻量化具有重要意义。本文首先研究了衍射计算成像的理论基础,讨论了单层衍射光学元件的衍射效率特性,分析了其独特的色散特性、温度特性以及初级像差特性;以图像退化模型为基础,讨论了多种常用的图像复原方法,并分析了常用的快速迭代算法;讨论了图像评价方法中的主观评价方法以及多种客观评价方法。本文基于对衍射特性以及复原特性的联合分析,提出了衍射计算成像双波段红外光学系统的设计方法,该方法将单层衍射光学元件中心波长设计在中波以保证中波的成像质量,长波通过本文构建的受衍射效率影响的点扩散函数(Point Spread Function,PSF)模型进行图像复原,从而使双波段都能够高质量成像。设计了含有单层衍射光学元件的中波、长波双波段制冷红外系统,系统焦距200mm、F数为2、视场3.6°,进行了长波图像的复原,对结果进行了评价。结果表明该设计方法可以减弱由于低衍射效率造成的模糊,扩展了单层衍射光学元件的波段应用范围。环境温度的变化会对衍射计算成像双波段红外光学系统产生影响。本文研究了最大化温度-带宽积分平均衍射效率的单层衍射光学元件设计方法,并提出了将温度积分平均衍射效率代入PSF模型;同时基于红外辐射特性,提出了将修正的温度波长权重代入PSF模型。设计了含有单层衍射光学元件的中波、长波双波段制冷红外-40~+60℃无热化系统,系统焦距200mm、F数为2、视场3.6°,进行了图像复原及评价,并与传统无热化设计方法进行了对比。结果表明该方法可以减小温度对衍射计算成像双波段红外系统的影响,简化了双波段红外光学系统无热化的结构。入射角度及视场角度的变化会对衍射计算成像双波段红外光学系统产生影响。本文研究了最大化入射角度-带宽积分平均衍射效率的单层衍射光学元件设计方法,并提出了将入射角度积分平均衍射效率代入PSF模型;推导了视场角度对PSF模型的影响,提出了衍射多级权重优化设计方法,将空间变化复原问题简化为空间不变复原问题。设计了含有单层衍射光学元件的中波、长波双波段制冷红外系统,系统焦距50mm、F数为2、视场14.4°,进行了图像复原及评价,并与传统设计方法进行对比。结果表明该方法可以减小入射角度及视场角度对于衍射计算成像双波段红外光学系统的影响,扩展了衍射计算成像双波段红外光学系统的角度应用范围。
刘长青[2](2021)在《基于四波剪切干涉的光束质量测量技术研究》文中提出输出光束的品质一直是激光器研发、设计、生产和应用关注的焦点,因此对激光器光束质量的精确测量尤为重要。目前,对激光光束质量较为常用的测量方法是多点测量法,这种测量方法测量周期长,易引入误差,无法实时监控光束质量,尤其是无法满足对脉冲激光光束质量的有效测量。针对传统光束质量测量方法的问题,本文提出一种基于四波横向剪切干涉技术的光束质量测量方法,利用激光束波前信息来推演激光光束的质量,只需要单次采样即可获得激光束的全部性能参数。论文从横向剪切干涉基本理论出发,仿真并探讨了两波、三波和四波干涉图的差异。构建四波横向剪切干涉系统,并对干涉图进行傅里叶变换等图像预处理来获得两个正交方向(X方向和Y方向)的差分波前相位,利用差分泽尼克(Zernike)多项式重构波前相位进而重构激光复振幅,采用角谱法进行衍射传输,获得不同位置束宽进而拟合激光束在空间的传输特性曲线并获得激光束的光束质量。以He-Ne激光器为被测试激光源,搭建了以棋盘位相光栅为分光器件和以面阵CCD相机为图像传感器的四波横向剪切干涉光束质量测量装置,实现了对He-Ne激光器光束质量的测量,并重构了He-Ne激光器激光束在空间的传输特性曲线。通过与M2-200型光束质量测量仪和SID-4波前传感器的测量结果进行了对比分析,本测量装置与上述两种光束质量测量仪器的相对误差不超过5%。
王英策[3](2020)在《铌酸锂/氧化铟锡异质结二维电子气的杂化等离激元》文中指出信息时代的强力推进带来了光子学研究的日益深化与光子学技术大踏步的前进,催生了纳米光子学这一新的充满蓬勃活力的新领域。此领域的发展紧密依赖于薄膜制备技术的成熟与完善,以制备出体积更小,性能更优的光子学器件。近年来,两种材料界面处的新的、奇特的物理性质的研究派生了许多前沿的研究领域,也为纳米光子学注入了活力。表面等离激元(Surface plasmon polaritons,SPP)本质上是一种界面内的电磁场与电子气的集体振荡模式,并且在与界面垂直的方向迅速衰减,是一种“倏逝波”,具有场局域和场增强性质,其能够将电磁场的能量限制在亚波长尺度内,使场振幅增加数个量级。传统的等离子学(plasmonics)系统以各向同性电介质为基底,以金属材料(尤其是贵金属金或银)作为导电薄膜。而金属材料极高的固有损耗制约着基于金属的等离子学器件的发展,激励着研究者寻找低损耗的等离子学材料系统。其中透明导电氧化物薄膜以及介质界面形成的二维电子气作为低损耗红外波段等离子学材料系统受到了广泛关注。然而,无金属参与的可见光等离子学材料系统报道较少。本论文围绕基于铌酸锂/氧化铟锡(LN/ITO)系统的静电改性所形成的二维电子气,系统探索其所支持的可见光波段的杂化表面等离激元特性,以及其对入射光的非对称散射进行了较深入的研究。并将LN/ITO组合扩展到一般的铁电/透明氧化物(FO/TCO)组合,为设计新型超低损耗的等离子学系统提供新的思路。首先,利用托马斯-费米半经典屏蔽模型,对LN自发极化电场对ITO静电改性形成二维电子气的产生机制做了系统的分析。明确了该非均匀二维电子气主要分布在纳米尺度。基于静电改性的物理图像,给出二维电子气层内的电子密度随空间的变化,并根据德鲁德(Drude)模型计算了改性层的复介电函数与折射率等光学参数。计算结果显示LN/ITO异质结界面层具有类金属特性,且可以支持可见光乃至近紫外SPP。其次,依据静电改性的物理图像,所研究的LN/ITO异质结系统可以看成为各向异性LN基底/改性ITO纳米层/未改性ITO层的三文治结构。为了填补处理此类结构的模型空白,以满足理论上处理极性突变所致二维电子气的需求,我们对麦克斯韦方程进行求解,结合边界条件,得到了该类系统中电磁波的色散关系。考虑到LN介质的各向异性,LN/ITO系统中所支持的SPP具有偏振混合特性(即Hybridized SPP,HSPP)。该HSPP不仅可由横磁模式(Transverse maganetic,TM)激发,还可以由横电模式(Transverse electric,TE)以及TE和TM混合模式的光激发。这一方面提高了SPP激发的灵活性,也提升了混合偏振光的激发效率,且利于降低SPP传播的散射损失。再次,由于LN内显着的光折变效应可以形成体位相光栅,而且由于光伏效应可在LN的表面产生一个载流子密度呈正弦分布的电荷层,形成薄相位光栅。两位相光栅提供的准波矢可以补偿可传播光与SPP的波矢失配。利用LN与两介质界面处位相光栅的介导作用,在实验上证实了此二维电子气系统可以支持可见光波段的SPP,而且最佳激发效率可以高达80%以上。此SPP激发的所致的透射谱的吸收谷与实验中所观察到的白色入射光的彩色衍射斑的暗带互为支持。由于LN的各向异性,通过对比透射场衍射光斑的数量可以看出,入射光偏振方向的变化能够显着影响HSPP的激发效率。最后,我们将LN/ITO异质结系统的静电改性形成二维电子气的特例拓展到一般的FO/TCO异质结系统。当用Zn O替代ITO,而用其他铁电氧化物,诸如钽酸锂,铌酸钾,钛酸钡与锆钛酸铅镧等代替LN时,依然得到了可见光波段响应的二维电子气。这为FO/TCO异质结等离子学系统的设计提供了新的思路,对设计开发基于FO/TCO非线性光学器件和全光调制器等纳米光子学器件均有重要的指导意义。
孟禹彤[4](2020)在《折衍射混合环形孔径超薄成像技术研究》文中研究指明环形孔径超薄成像系统是一种新型轻薄成像光学系统,与常规光学系统相比,环形孔径超薄成像系统具有总长短、重量轻、高分辨率等特点。由于环形孔径超薄成像系统仅由单一基底材料构成,系统无法实现消色差,进而严重影响成像质量。成像衍射光学元件具有特殊色散特性,将其引入环形孔径超薄成像系统设计中,可以在不增加系统复杂度的情况下消除色差影响,实现高质量成像。本文分别设计了含有传统折射式衍射光学元件和新型反射式衍射光学元件的折衍射混合环形孔径超薄成像系统,研究了这两种折衍射混合光学系统的成像性能。对于折射式衍射光学元件的情况,本文先讨论了环形孔径超薄成像光学系统的设计方法,设计了以光学塑料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基底材料的四次反射环形孔径超薄成像系统,并在系统出射面引入折射式衍射光学元件,实现了混合光学系统的消色差。此外,对该系统进行了公差分析和热分析,验证了设计结果的可行性。对于反射式衍射光学元件的情况,本文推导了其微结构高度表达式,给出了衍射效率表达式和带宽积分平均衍射效率表达式,为含有反射式衍射光学元件的折衍射混合环形孔径超薄成像系统的像质评价奠定了理论基础。本文设计了含有反射式衍射光学元件的四次和六次反射折衍射混合环形孔径超薄成像系统,对这两个光学系统的成像性能进行了分析。
田超[5](2020)在《大口径拼接式衍射光学系统成像特性及像质复原方法研究》文中认为大口径拼接式薄膜衍射光学系统是建立在轨超大口径、超轻型光学系统最有潜力的发展方向之一,其采用超薄薄膜作为衍射主镜材料,通过拼接组成光学孔径阵列实现高分辨率光学成像,具有重量轻、易于折叠和展开、以及成本低等优点。然而大口径拼接式衍射光学系统受到主镜拼接和衍射成像耦合作用的影响,其成像质量退化过程更加复杂,与传统折/反射式系统相比,调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)与信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)更低,且具有复杂的空间移变和光谱变化特性,成像质量很可能无法满足遥感应用的需求。而目前针对大口径拼接式衍射光学系统的成像特性以及相应的像质复原方法的研究少见于报道。本文即针对该问题,分析大口径拼接式衍射光学系统的成像特性,提出相应的像质复原方法,并开展相关模型与方法的实验验证。主要研究工作如下:(1)开展了拼接式衍射光学系统成像质量退化机理研究。分别从主镜拼接和衍射光学成像的角度,对拼接式衍射光学系统的成像机理及特性进行了分析。从主镜拼接角度,分析了拼接参数和拼接误差对系统成像质量的影响。从衍射成像角度,以多级位相光栅为基础,对衍射主镜的色散效应和衍射效率空间移变特性进行了建模和分析;针对大口径拼接式衍射光学系统主镜表面衍射微结构栅线密度高的特点,研究了栅线密度对衍射效率的影响。充分考虑拼接式衍射光学系统各成像质量退化要素及其耦合特性后,研究了衍射效率和填充因子对系统MTF和SNR的影响,建立了MTF和SNR分析模型。(2)建立了基于严格电磁理论的大口径拼接式衍射光学系统成像特性分析方法。大口径拼接式衍射光学主镜具有亚波长表面微结构,针对标量分析方法不再适用的问题,基于三维时域有限差分法,建立了适用于非回转对称结构主镜的衍射效率分析方法,结合本文建立的大口径拼接式衍射光学系统MTF和SNR分析模型,实现对大口径拼接式衍射光学系统成像特性的分析。并以一拼接式衍射光学系统为例开展实验,分析了工作波长、视场、填充因子以及栅线密度等主镜特征参数对成像特性的影响规律。分析结果与大口径拼接式衍射光学系统成像质量退化机理的理论分析一致,说明了成像特性分析方法的有效性,为图像复原方法的研究提供了依据。(3)提出大口径拼接式衍射光学系统像质复原方法。大口径拼接式衍射光学系统成像点扩散函数空变程度大,像质退化严重,针对传统全盲复原方法无法准确估计全视场所有位置点扩散函数的缺点,提出了一种非全盲复原方法。基于空间变化图像退化机理,在可利用先验或局部测量获得部分视场点扩散函数的条件下,设计了一种高效的全视场点扩散函数插值估计方法。并在此基础上提出了一种多参量联合约束的空间变化图像复原模型,最后基于多变量分裂Bregman迭代法,提出了模型的快速求解方法。(4)开展了大口径拼接式衍射光学系统像质复原实验验证及分析。针对典型拼接式衍射光学系统仿真图像开展像质复原实验,结合处理前后图像质量主客观评价结果,对已知点扩散函数的数量、精度及图像退化空变程度(CLE)对像质复原效果的影响开展了量化分析。实验结果表明:对于本文仿真实验分析的拼接式衍射光学系统,当用于估计全视场点扩散函数的已知点扩散函数数量为11?11,获取均方误差不大于-510,且此时系统的CLE小于3.5时,本文复原方法可使复原图像的结构相似度保持在0.9以上,图像空变度(DOV)降低50%,可有效提升大口径拼接式衍射光学系统的图像质量。
杨光[6](2020)在《Φ300mm立式斐索型干涉仪移相技术及其系统关键技术研究》文中研究指明光学干涉测量技术是测量光学平面元件最常用的方法,现有的大口径干涉仪大多采用时间移相方案,虽然具有成熟稳定的移相技术,但容易受到环境因素的影响;而空间移相方案一般采用偏振移相方案,容易受到大口径光学元件的应力影响。针对以上问题,本文研制了一台Φ300mm立式斐索型干涉仪,能够在一台仪器中实现时间移相干涉测量和空间移相动态干涉测量。研究了Φ300mm立式斐索型干涉仪移相原理。阐述了变波长时间移相干涉原理,通过改变波长调谐激光器的输出波长,在干涉图中引入相位变化。提出了变倾角空间移相干涉测量原理,通过偏离光轴的点光源,使得准直光束与光轴之间产生一定倾角,在干涉图中引入相位变化,采用四个光学特性一致的点光源,实现同步移相。设计并搭建了Φ300mm立式斐索型干涉仪系统。设计了干涉仪光路结构,并将干涉系统分为多个模块依次分析。在光源模块,对变波长移相所需的激光器进行了选型,为了给变倾角空间移相提供四个光学特性一致的点光源,设计了光栅分光型和光纤分光型两种光源系统方案并进行了比较。在干涉模块,设计了一款非球面单透镜作为干涉仪的准直物镜,通过有限元分析软件对平面参考镜进行参数化建模,分析了不同点胶方式下面形变化情况。在成像模块中,采用透镜阵列设计成像光路,同时获取四幅成像清晰且互相分离的移相干涉图。在软件算法模块,研究了随机移相算法,比较了该算法和四步移相算法对移相误差的抑制能力,并提出了干涉图空间配准算法。在环境保障措施中,采用多级抗振装置隔离振动,通过空调系统建立恒温环境,创造稳定的测量环境。搭建完成的干涉仪能够在一台仪器中实现两种移相测量方式。对Φ300mm立式斐索型干涉仪的精度进行了检测实验。重复性测试结果显示,该干涉仪PV值的测量重复性优于0.005λ,RMS值的测量重复性优于0.001λ。提出角锥棱镜扫描测试方法检测了干涉仪的出射波前,检测结果为PV=0.1349λ,RMS=0.0454λ,并利用ZYGO干涉仪进行对比实验验证了该方法的正确性。通过液面绝对检验方法标定了干涉仪平面参考镜,标定结果PV=0.060λ,RMS=0.007λ,并具有良好的重复性和再现性。分析了Φ300mm立式斐索型干涉仪的系统误差。计算了干涉腔长和点光源阵列离轴量之间的关系,分析了点光源阵列离轴引入的误差,并讨论了点光源阵列尺寸选取。通过数值仿真分析了点光源光强不一致引起的纹波误差,并给出了误差容限。讨论了被测件倾斜引入的移相误差。
张博[7](2020)在《基底材料组合对多层衍射元件衍射效率影响的研究》文中研究说明由衍射光学元件和折射元件构成的新型折衍射混合光学系统,能够解决成像光学系统中的某些具有挑战性的问题。多层衍射光学元件是新型衍射光学元件。传统多层衍射光学元件的设计基于以下假设条件进行,即假设环境温度恒定为常温20℃,并且假设光线垂直入射到衍射元件表面。当环境温度偏离常温20℃或者入射角度增大时,多层衍射光学元件的衍射效率有所下降。本文研究了环境温度较宽、光线倾斜入射等情况下多层衍射光学元件的衍射效率变化情况,发现不同基底材料组成的多层衍射光学元件衍射效率受环境温度或斜入射角度的影响差异较大。对于受环境温度或斜入射角度影响较大的基底材料组成的多层衍射元件,当环境温度发生变化或斜入射角度变大时,衍射效率下降较快甚至无法使用。因此,合理选择多层衍射光学元件的基底材料组合至关重要。本文提出了温度-基底材料优化选择方法和入射角度-基底材料优化选择方法,通过这些方法可以得到适用于宽温度范围和大入射角度范围的多层衍射光学元件最优基底材料组合。对于特定基底材料组合,本文给出了温度-微结构高度优化方法,有效提高了宽温度范围内多层衍射光学元件的衍射效率。本文的研究方法和结论对折衍射混合光学系统在宽温度范围或大入射角度下的设计和像质评价均有重要的指导作用。本文首先基于标量衍射理论,深入研究了各类衍射光学元件的衍射效率和带宽积分平均衍射效率。基于位相延迟表达式,分析了传统多级位相光栅的衍射效率,以及连续面型单层和多层衍射元件的衍射效率和带宽积分平均衍射效率。此外,为了校正环形孔径超薄成像系统存在的色差,在反射面上形成衍射微结构是有效的解决方法。本文提出了反射式成像衍射光学元件的概念及设计方法,基于标量衍射理论模型,给出了反射式成像衍射元件的微结构高度表达式、衍射效率表达式和带宽积分平均衍射效率表达式,并详细阐述了反射式成像衍射元件在环形孔径超薄成像系统中的应用。环境温度的变化对多层衍射元件衍射效率的影响不容忽视。因此,本文提出了温度-基底材料选择方法,给出了含有温度特性的多层衍射光学元件微结构高度表达式,通过对比分析不同基底材料组合对应带宽积分平均衍射效率差值,选出受环境温度影响小的基底材料组合,提高多层衍射光学元件在宽温度范围内的衍射效率。本方法有效拓宽了多层衍射光学元件的温度应用范围,避免了由于基底材料选择不当引起的多层衍射元件衍射效率随环境温度迅速下降的问题,为多层衍射光学元件在无热化系统中的应用提供了理论指导。对于已选定基底材料组合的多层衍射光学元件,提出了温度-微结构高度优化方法。通过环境温度变化对多层衍射光学元件衍射效率影响机理的研究,制定合理的边界条件,选取在整个温度范围内提高带宽积分平均衍射效率的设计波长组合,并逆向求解最优设计微结构高度,实现多层衍射元件宽温度范围内的高衍射效率设计。对于大入射角度引起的多层衍射光学元件衍射效率的下降,本文提出了适用于单波段和双波段多层衍射光学元件的入射角度-基底材料优化选择方法,给出了含有入射角度的多层衍射光学元件微结构高度表达式。通过对比分析不同基底材料组合的带宽积分平均衍射效率差值,找出适用于大入射角度范围的最优基底材料组合。入射角度-基底材料选择方法的提出,拓宽了多层衍射光学元件在斜入射情况下的适用范围,为大入射角度折衍射混合光学系统的设计提供理论指导。最后,基于本文提出的温度-基底材料选择方法和温度-微结构高度优化方法,设计了两个宽温度范围下的折衍射混合无热化光学系统,给出了详细的优化设计过程,分析了考虑衍射效率影响的设计结果,验证了优化方法的有效性;基于本文提出的入射角度-基底材料优化选择方法,设计了中长波红外双波段下的折衍射混合变焦光学系统,给出了该系统的设计过程,通过设计结果的分析验证了优化方法的有效性。
王冲[8](2020)在《点源异位式动态斐索干涉仪液面绝对检验关键技术研究》文中提出随着精密制造行业对光学元件面形要求的提高,干涉仪系统误差的标定越来越重要。其中,以液面为基准面的检测是一种精度很高的绝对检验方法。本文结合点源异位式动态斐索干涉系统,研究了静态和动态两种液面绝对检验方案,实现了动态干涉仪的系统误差标定测量。首先,设计了基于点光源离轴的动态斐索干涉仪。由于液面的流动性,传统的推动压电陶瓷进行移相的方法不再适用,为此,研究了立式动态斐索干涉系统,为实现瞬态测量构建点光源阵列,通过点光源相对于主光轴的偏移程度获得移相干涉图。针对该仪器,提出了静态液面绝对检验与基于随机平均原理的动态液面绝对检验方案。然后,对基于二甲基硅油的静态液面绝对检验方法的关键技术进行了探讨。建立液面稳定性评价指标,对不同粘度、厚度液体的稳定性进行探究。为得到具有更高平整度的液面,对液槽的条件进行分析,探究液槽的形状、尺寸、支撑方式与自重等因素对液面平整度与稳定性的影响,并进行相应实验验证。同时在温度、气流、振动与洁净度等方面分析了具体的实验室控制条件。另外,探索了基于稼基液态金属的动态液面绝对检验方法。选用新型无毒液态金属,为解决光强匹配问题,计算筛网衍射模型,得到对比度良好的干涉图,并探究液态金属的振动形态,选取合适的随机平均实验次数,得到了稳定的测试结果。同时进行了实验重复性与复现性的验证,分析了系统误差与实验误差的影响。最后,对液面绝对检验的正确性与精确度进行分析。采用静态与动态两种绝对检验方法对同一台干涉仪进行系统误差的标定,同时进行基于奇偶函数的四步旋转法绝对检验的对比实验,对液面绝对检验方法的结果进行对比分析。证明了液面绝对检验方法的准确性。实验最终得到静态液面绝对检验方法的PV测量值为22.1nm;动态液面绝对检验方法的PV测量值为20.2nm,基于奇偶函数的四步旋转法绝对检验得到的PV测量值为21.5nm;三种方法得到的残差均在1.5nm以下。
黄燕燕,张旭琳,杨伟,王笑冰,雷蕾,彭文达,徐平[9](2019)在《微光学元件宽带光源照明下无色散边界条件探讨》文中提出基于宽带光源微光学元件(如集成导光板)在衍射色散方面的设计需求,本文构建了宽带光源微光学元件衍射理论分析模型,探讨分析了衍射光谱的色度规律特性,提出并定义了能准确定量衡量衍射光束色散程度的色散量C,同时明确给出了零色散的边界判据点.通过对研制的矩形位相光栅进行测试分析,所得的光谱色度特性规律与理论分析结果相一致,实验结果验证了本文提出的色散度判据参量C和零色散边界点的正确性.本文提出的宽带光源色散度判据参量C、零色散边界判据点,不仅为集成导光板结构参数的设计提供指导,而且也能为其他宽带微光学元件的设计过程中探讨色散特性时提供指导.
杨少睿,罗风光,刘豪,王浩宇[10](2019)在《8×16四位相光栅分光器优化设计》文中认为设计了二维多位相光栅分光器的位相结构,并根据周期性位相结构推导出位相光栅的二维分光公式,使用模拟退火优化算法对二维8×16四位相光栅分光器的位相结构进行了优化设计,得到了二维分光效率为70.03%、不均匀度仅为4.6×10-4的位相光栅。将优化计算得到的位相分布结果进行拆分,制作了光刻版,利用光刻版套刻制作了四位相光栅分光器样品,并搭建光路对样品的分光性能进行了测试,结果表明,多位相结构能显着提高光栅的分束效率和均匀性。
二、位相光栅的衍射光强(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、位相光栅的衍射光强(论文提纲范文)
(1)衍射计算成像宽波段光学系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 衍射光学元件的发展 |
1.2.2 衍射光学元件在光学系统中的应用及局限 |
1.2.3 计算成像技术的发展 |
1.2.4 计算成像光学-数字联合设计应用 |
1.3 论文的主要内容 |
第2章 衍射计算成像技术理论基础 |
2.1 衍射光学元件设计理论 |
2.1.1 标量衍射理论 |
2.1.2 单层衍射光学元件衍射效率分析 |
2.1.3 衍射光学元件成像特性分析 |
2.2 衍射计算成像图像处理算法 |
2.2.1 图像退化模型 |
2.2.2 典型的图像反卷积算法 |
2.2.3 图像复原中常用的快速迭代算法 |
2.3 图像质量评价方法 |
2.3.1 主观评价方法 |
2.3.2 客观评价方法 |
2.4 本章小结 |
第3章 衍射计算成像双波段红外光学系统研究 |
3.1 中波、长波双波段红外光学系统设计特点 |
3.2 衍射计算成像双波段红外光学系统设计原理 |
3.2.1 衍射效率对成像质量的影响 |
3.2.2 衍射计算成像双波段红外光学系统设计方法 |
3.3 衍射计算成像系统中单层衍射光学元件设计 |
3.4 受衍射效率影响的PSF模型构建 |
3.5 衍射计算成像双波段红外光学系统设计实例 |
3.5.1 光学设计及PSF模型构建结果 |
3.5.2 图像复原及结果评价 |
3.6 本章小结 |
第4章 受温度影响的衍射计算成像双波段红外光学系统研究 |
4.1 衍射计算成像双波段红外光学系统无热化设计方法 |
4.2 环境温度对衍射PSF模型的影响 |
4.3 双波段红外光学系统无热化设计实例 |
4.3.1 传统无热化设计方法设计结果分析 |
4.3.2 衍射计算成像无热化光学设计及PSF模型构建结果 |
4.3.3 衍射计算成像无热化图像复原及结果评价 |
4.4 本章小结 |
第5章 受入射角影响的衍射计算成像双波段红外光学系统研究 |
5.1 元件入射角对衍射PSF模型的影响 |
5.2 衍射多级权重优化设计方法 |
5.3 考虑角度影响的衍射计算成像双波段红外光学系统设计实例 |
5.3.1 传统衍射计算成像设计方法设计结果分析 |
5.3.2 考虑角度影响衍射计算成像系统光学设计结果分析 |
5.3.3 考虑角度影响衍射计算成像系统图像复原及结果评价 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论及创新点 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(2)基于四波剪切干涉的光束质量测量技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
1.2 课题的研究现状 |
1.2.1 光束质量测量技术研究现状 |
1.2.2 四波横向剪切技术研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 四波横向剪切干涉原理 |
2.1 横向剪切干涉原理 |
2.2 四波横向剪切干涉原理 |
2.3 四波横向剪切干涉实现及仿真 |
2.4 本章小结 |
第3章 四波横向剪切图的差分相位提取 |
3.1 傅里叶变换的相关讨论 |
3.1.1 离散傅里叶变换理论 |
3.1.2 离散傅里叶变换性质 |
3.2 二维傅里叶变换相位提取原理 |
3.3 相位解包裹算法 |
3.3.1 路径跟踪算法 |
3.3.2 路径无关算法 |
3.4 本章小结 |
第4章 激光光束参数的获取与重构 |
4.1 Zernike多项式简介 |
4.1.1 R-W算法 |
4.1.2 椭圆正交算法 |
4.1.3 数字正交算法 |
4.2 差分Zernike法波前重构仿真 |
4.3 波前重构 |
4.4 光束质量参数获取 |
4.5 本章小结 |
第5章 实验数据采集及分析 |
5.1 系统装置的搭建 |
5.2 硬件结构及选型 |
5.2.1 被测激光器 |
5.2.2 衰减系统 |
5.2.3 图像采集单元 |
5.3 四波剪切干涉图的获取与处理 |
5.4 光束质量测量数据 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结与创新 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(3)铌酸锂/氧化铟锡异质结二维电子气的杂化等离激元(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 表面等离激元 |
1.2.1 表面等离激元的基本特性 |
1.2.2 表面等离激元的激发方式 |
1.2.3 杂化表面等离激元的特性 |
1.2.4 表面等离激元的定向激发 |
1.3 氧化物界面的二维电子气 |
1.3.1 氧化物中二维电子气的理论 |
1.3.2 氧空位模型 |
1.3.3 阳离子扩散模型 |
1.3.4 极性突变模型 |
1.4 静电改性 |
1.4.1 静电改性的理论模型 |
1.4.2 改性层中的二维电子气 |
1.5 论文的主要研究内容 |
第2章 铌酸锂/氧化铟锡中的静电改性与二维电子气 |
2.1 引言 |
2.2 铌酸锂/氧化铟锡系统的物理模型 |
2.2.1 铌酸锂的自发极化 |
2.2.2 基于改性的三层结构模型 |
2.2.3 铌酸锂对氧化铟锡的静电改性 |
2.3 静电改性层的物理性质 |
2.3.1 介电常数 |
2.3.2 二维电子气的调控 |
2.3.3 表面等离激元导致的界面处折射率奇点 |
2.4 其他切面铌酸锂/氧化铟锡系统中电子气及其介电函数 |
2.5 本章小结 |
第3章 铌酸锂/氧化铟锡系统中的杂化表面等离激元 |
3.1 引言 |
3.2 铌酸锂相关特性简介 |
3.3 各向异性系统中的杂化表面等离激元 |
3.3.1 铌酸锂的各向异性 |
3.3.2 杂化表面等离激元的色散关系 |
3.3.3 杂化表面等离激元的波矢匹配 |
3.3.4 杂化表面等离激元的偏振混合特性 |
3.3.5 杂化表面等离激元的激发效率 |
3.4 本章小结 |
第4章 LN/ITO中的HSPP定向散射、非对称衍射与多频共存 |
4.1 引言 |
4.2 杂化表面等离激元的定向激发 |
4.3 杂化表面等离激元的非对称衍射 |
4.4 杂化表面等离激元与频率的关系 |
4.5 本章小结 |
第5章 铁电/透明导电氧化物异质结系统的拓展 |
5.1 引言 |
5.2 钽酸锂/透明导电氧化物异质结中的二维电子气 |
5.3 铁电氧化物/氧化锌异质结中的二维电子气 |
5.4 锆钛酸铅镧/氧化锌异质结中的二维电子气 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(4)折衍射混合环形孔径超薄成像技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 环形孔径超薄成像系统的发展现状 |
1.2 衍射光学元件的成像特性及应用 |
1.3 论文主要内容 |
第2章 衍射光学元件成像特性分析 |
2.1 光波的标量衍射理论 |
2.1.1 基尔霍夫衍射积分 |
2.1.2 基尔霍夫边界条件 |
2.2 衍射光学元件的衍射效率分析 |
2.2.1 多级位相光栅的衍射效率 |
2.2.2 单层衍射光学元件的衍射效率 |
2.2.3 单层衍射光学元件的带宽积分平均衍射效率 |
2.3 衍射光学元件的成像特性 |
2.3.1 衍射光学元件的消色差特性 |
2.3.2 衍射光学元件的温度特性 |
2.4 本章小结 |
第3章 折衍射混合环形孔径超薄成像系统设计 |
3.1 环形孔径超薄成像光学系统的设计原理 |
3.2 四次反射环形孔径成像系统优化设计 |
3.2.1 四次反射环形孔径成像系统初始设计 |
3.2.2 折衍射混合环形孔径成像系统设计 |
3.3 公差分析和温度分析 |
3.3.1 公差分析 |
3.3.2 温度分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 反射式衍射光学元件在环形孔径成像系统中的应用 |
4.1 反射式衍射光学元件的衍射效率 |
4.2 基于反射式衍射光学元件的四次折衍射混合环形孔径成像系统设计 |
4.3 基于反射式衍射光学元件的六次折衍射混合环形孔径成像系统设计 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 本文研究的主要内容和创新点 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(5)大口径拼接式衍射光学系统成像特性及像质复原方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 拼接式衍射成像技术发展现状 |
1.2.2 遥感图像复原技术发展现状 |
1.2.3 国内外研究现状分析 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 拼接式衍射光学系统成像机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 主镜拼接对系统成像质量的影响分析 |
2.2.1 拼接主镜的成像机理 |
2.2.2 拼接主镜的特征参数 |
2.2.3 拼接误差对拼接主镜成像质量的影响分析 |
2.3 主镜衍射成像对系统成像质量的影响分析 |
2.3.1 衍射光学元件的成像机理 |
2.3.2 衍射光学元件的成像特性分析 |
2.3.3 衍射光学主镜的栅线密度对衍射效率的影响分析 |
2.4 拼接式衍射光学系统的MTF分析模型 |
2.5 拼接式衍射光学系统的SNR分析模型 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于严格电磁理论的大口径拼接式衍射光学系统成像特性分析方法 |
3.1 引言 |
3.2 矢量衍射理论及其数值计算方法 |
3.3 大口径拼接式衍射光学系统成像特性分析方法 |
3.3.1 基本思路及流程 |
3.3.2 基于时域有限差分法的近场计算 |
3.3.3 基于矢量平面波谱法的远场外推方法 |
3.4 拼接式衍射光学系统成像特性分析实验 |
3.4.1 衍射效率分析结果 |
3.4.2 MTF和 SNR分析结果 |
3.5 本章小结 |
第4章 大口径拼接式衍射光学系统像质复原方法 |
4.1 引言 |
4.2 图像质量退化模型 |
4.3 空间变化图像复原方案 |
4.4 全视场点扩散函数估计方法 |
4.5 退化矩阵的构建 |
4.6 多参量联合约束正则化模型 |
4.6.1 图像复原的正则化方法 |
4.6.2 双边滤波正则化 |
4.6.3 权重各向异性总变分 |
4.6.4 多参量联合约束正则化模型 |
4.7 正则化模型求解 |
4.7.1 多变量分裂Bregman迭代法 |
4.7.2 正则化模型的求解流程 |
4.8 本章小结 |
第5章 像质复原实验及分析 |
5.1 引言 |
5.2 实验方案 |
5.3 复原质量评价参数 |
5.4 全视场点扩散函数估计精度对图像复原结果的影响 |
5.4.1 已知点扩散函数数量对图像复原的影响 |
5.4.2 已知点扩散函数获取精度对图像复原的影响 |
5.5 退化过程空间变化程度对复原结果的影响 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(6)Φ300mm立式斐索型干涉仪移相技术及其系统关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内外大口径干涉仪的研究现状 |
1.2.2 移相干涉技术研究进展 |
1.3 课题来源和主要内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 本文主要研究内容 |
2 Φ300mm立式斐索型干涉仪移相原理 |
2.1 移相干涉技术的基本原理 |
2.2 变波长时间移相原理 |
2.3 变倾角空间移相原理 |
2.3.1 变倾角移相干涉基本原理 |
2.3.2 变倾角空间移相基本原理 |
2.4 本章小结 |
3 Φ300mm立式斐索型干涉仪系统设计 |
3.1 Φ300mm立式斐索型干涉仪原理结构 |
3.2 光源模块 |
3.2.1 变波长移相系统光源选型 |
3.2.2 变倾角移相光源分光系统 |
3.3 干涉模块 |
3.3.1 干涉仪准直物镜 |
3.3.2 干涉仪平面参考镜及其装夹方案研究 |
3.4 成像模块 |
3.4.1 变倾角同步移相干涉方案同步成像系统研究 |
3.4.2 CCD相机选型 |
3.5 软件算法模块 |
3.5.1 随机移相算法 |
3.5.2 空间配准算法 |
3.6 环境保障措施 |
3.6.1 系统隔振装置 |
3.6.2 系统温度控制系统 |
3.7 干涉仪整体系统 |
3.8 本章小结 |
4 Φ300mm立式斐索型干涉仪精度检测方法研究 |
4.1 重复性测试 |
4.2 干涉仪准直波前测试 |
4.2.1 角锥棱镜检测立式干涉仪准直波前原理 |
4.2.2 角锥棱镜检测立式干涉仪出射波前实验 |
4.2.3 角锥棱镜检测方法的验证性实验 |
4.3 平面参考镜标定 |
4.3.1 液面法标定平面参考镜原理 |
4.3.2 液体的选择和液盘的制作 |
4.3.3 液面实验过程和结果 |
4.4 本章小结 |
5 Φ300mm立式斐索型干涉仪误差分析 |
5.1 点光源阵列分析 |
5.1.1 点光源离轴和干涉腔长之间的关系 |
5.1.2 点光源阵列离轴引入的误差 |
5.1.3 点光源阵列尺寸选取 |
5.2 点光源光强不一致性分析 |
5.3 被测件倾斜引入的移相误差 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本文主要工作 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(7)基底材料组合对多层衍射元件衍射效率影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 衍射光学的发展 |
1.1.1 二元衍射光学的发展 |
1.1.2 单层衍射光学元件的发展和谐衍射光学元件的发展 |
1.1.3 多层衍射光学元件的发展 |
1.2 衍射光学元件的拓展应用 |
1.2.1 衍射光学元件在新型成像系统中的应用 |
1.2.2 衍射光学元件在其他领域的应用 |
1.3 多层衍射光学元件的加工技术和检测技术 |
1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
第2章 衍射光学元件的衍射效率分析 |
2.1 多级位相光栅的衍射效率分析 |
2.1.1 标量衍射理论 |
2.1.2 多级位相光栅的衍射效率 |
2.2 单层衍射光学元件的衍射效率分析 |
2.2.1 单层衍射光学元件的衍射效率 |
2.2.2 单层衍射光学元件的带宽积分平均衍射效率 |
2.3 多层衍射光学元件的衍射效率分析 |
2.3.1 多层衍射光学元件的衍射效率 |
2.3.2 标量衍射理论分析多层衍射光学元件的局限性 |
2.4 反射式成像衍射光学元件的衍射效率分析 |
2.4.1 反射式成像衍射光学元件的衍射效率 |
2.4.2 含有反射式成像衍射光学元件的超薄成像系统设计 |
2.5 本章小结 |
第3章 宽温度范围内提高多层衍射光学元件衍射效率的方法研究 |
3.1 多层衍射光学元件的温度特性 |
3.2 环境温度对多层衍射光学元件衍射效率的影响 |
3.3 温度-微结构高度优化设计方法研究 |
3.4 温度-基底材料组合优化选择设计方法研究 |
3.4.1 温度-基底材料组合优化选择设计方法的理论模型 |
3.4.2 温度-基底材料组合优化选择设计方法的分析和讨论 |
3.5 本章小结 |
第4章 斜入射时基底材料组合对多层衍射光学元件衍射效率的影响 |
4.1 应用于单波段的多层衍射光学元件入射角度-基底材料选择方法 |
4.2 应用于多波段的多层衍射光学元件入射角度-基底材料选择方法 |
4.3 入射角度-基底材料组合优化选择设计方法的分析和讨论 |
4.3.1 单波段入射角度-基底材料组合优化选择设计方法的分析和讨论 |
4.3.2 多波段入射角度-基底材料组合优化选择设计方法的分析和讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 多层衍射光学元件在折衍射混合光学系统中的应用 |
5.1 基于温度-基底材料组合优化选择方法的折衍混合无热化光学系统设计 |
5.2 基于温度-微结构高度优化方法的折衍射混合无热化光学系统设计 |
5.3 基于入射角度-基底材料组合优化选择方法的折衍混合变焦光学系统设计 |
5.3.1 双波段多层衍射光学元件基底材料组合的优化选择设计 |
5.3.2 折衍射混合双波段红外变焦镜头的优化设计 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论及创新点 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(8)点源异位式动态斐索干涉仪液面绝对检验关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 基于平晶的绝对检验方法 |
1.2.2 基于液面的绝对检验方法 |
1.2.3 研究现状小结 |
1.3 课题来源与研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 本文主要内容 |
2 点光源异位移相干涉与液面绝对检验原理 |
2.1 点光源异位空间移相动态干涉测量原理 |
2.2 静态液面绝对检验原理 |
2.3 动态液面绝对检验原理 |
2.4 本章小结 |
3 静态液面绝对检验标定干涉仪系统误差的关键技术研究 |
3.1 液面稳定性评价指标 |
3.2 液体材质因素对液面平整度与稳定性的影响 |
3.2.1 静止流体的力平衡 |
3.2.2 不同粘度液体材质的稳定性探究 |
3.2.3 液体对微振动的放大效应与液体厚度的选取 |
3.2.4 液面受振动时的测量与液体抗冲击性能的探究 |
3.3 液槽因素对液面平整度与稳定性的影响 |
3.3.1 液槽边界条件对液面平整度的影响 |
3.3.2 液槽尺寸对液面有效口径内平整度的影响 |
3.3.3 液槽底部受力变形对液面面形的影响 |
3.3.4 液槽自重的影响与选择 |
3.4 环境因素对静态液面的影响 |
3.4.1 温度变化对液面稳定性的影响 |
3.4.2 气流扰动对测量结果的影响 |
3.4.3 振动对液面平整度与稳定性的影响 |
3.4.4 实验环境洁净度对液面平整度的影响 |
3.5 本章小结 |
4 动态液面绝对检验标定干涉仪系统误差的关键技术研究 |
4.1 液体材质的性质探讨 |
4.1.1 液态金属的基本性质 |
4.1.2 稼基液态金属的特性 |
4.2 光强匹配 |
4.2.1 筛网衍射实验 |
4.2.2 筛网衍射的理论计算 |
4.2.3 筛网目数的选择 |
4.3 液态金属的随机振动形态分析 |
4.4 随机平均次数的选择 |
4.5 本章小结 |
5 干涉仪系统误差的标定与误差分析 |
5.1 静态液面绝对检验标定干涉仪系统误差 |
5.1.1 标定实验 |
5.1.2 液面自身重力弛垂误差分析 |
5.1.3 重复性与复现性 |
5.1.4 实验误差与不确定度分析 |
5.2 动态液面绝对检验标定干涉仪系统误差 |
5.2.1 标定实验 |
5.2.2 重复性与复现性 |
5.2.3 标定误差与测量次数的关系 |
5.3 基于奇偶函数的绝对检验对比实验 |
5.4 液面绝对检验与平晶绝对检验的对比分析 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(10)8×16四位相光栅分光器优化设计(论文提纲范文)
0 引言 |
1 光栅分束原理 |
2 光栅优化设计 |
2.1 利用位相对称性消除偶数级次光强 |
2.2 模拟退火优化算法 |
2.3 优化对象和目标函数的选取 |
2.4 一维四位相光栅分光器优化计算结果 |
2.5 二维四位相光栅分光器设计结果 |
3 实验结果和分析 |
4 结论 |
四、位相光栅的衍射光强(论文参考文献)
- [1]衍射计算成像宽波段光学系统研究[D]. 胡洋. 长春理工大学, 2021(01)
- [2]基于四波剪切干涉的光束质量测量技术研究[D]. 刘长青. 长春理工大学, 2021
- [3]铌酸锂/氧化铟锡异质结二维电子气的杂化等离激元[D]. 王英策. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]折衍射混合环形孔径超薄成像技术研究[D]. 孟禹彤. 长春理工大学, 2020(01)
- [5]大口径拼接式衍射光学系统成像特性及像质复原方法研究[D]. 田超. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]Φ300mm立式斐索型干涉仪移相技术及其系统关键技术研究[D]. 杨光. 南京理工大学, 2020(01)
- [7]基底材料组合对多层衍射元件衍射效率影响的研究[D]. 张博. 长春理工大学, 2020(01)
- [8]点源异位式动态斐索干涉仪液面绝对检验关键技术研究[D]. 王冲. 南京理工大学, 2020(01)
- [9]微光学元件宽带光源照明下无色散边界条件探讨[J]. 黄燕燕,张旭琳,杨伟,王笑冰,雷蕾,彭文达,徐平. 物理学报, 2019(22)
- [10]8×16四位相光栅分光器优化设计[J]. 杨少睿,罗风光,刘豪,王浩宇. 半导体光电, 2019(04)