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《南京理工大学》 2007年
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周期结构成像理论及其应用研究

张成义  
【摘要】: 由于在光学、电子衍射和电子显微学、光通讯等方面的重要性,近年来,周期结构衍射成像受到广泛关注,成为当前研究的热点之一。论文将衍射过程看成是光子与衍射物之间的互作用过程,从光子学角度重新审视了衍射现象并对超声光栅、环孔衍射等一般光学问题,运用光子学方法,简洁地给出了与现行文献相同的结论。 在分析现有周期结构衍射成像结果的基础上,提出光子对周期结构信息具有记录和再现的作用,并根据这一假设对Talbot效应进行了深入的研究,引入调节参数q并指出它在正、偏自成像中的作用。 论文还运用光子学方法对莫尔效应进行了综合研究,指出普通云纹是干涉云纹的衍射极限,这样,就将一般云纹技术和干涉云纹技术原理建立在一个统一的框架内,更便于理解。此外,在对周期结构的塔尔博特效应研究中,论文利用维纳分布函数,在空-频域内对周期结构衍射进行了研究,得到了塔尔博特(Talbot)效应的相关结论。 为拓展周期结构成像的应用领域,论文在分析了信号与系统关系的基础上,提出将扩大系统综合孔径实现超分辨成像方法延伸到亚波长段,用Talbot效应和莫尔条纹技术实现亚波长周期结构超分辨成像。这种方法的要点是:光经过透镜准直后照射在亚波长周期结构(如Ronchi光栅)上,在亚波长周期结构物后面,满足塔尔博特公式的位置上,形成Talbot像,在该像位置放置一个编码器,将产生莫尔条纹,由莫尔原理可知,莫尔条纹的空间周期可能大于原亚波长周期结构物光栅的周期,以至于衍射波可通过光学系统传播。再经过恰当的解码,滤掉编码波,就会再现原亚波长周期物的空间信息,取得用传统光学仪器对一维亚波长周期结构的成像,于是用这种新颖的成像技术,便实现了对亚波长周期物的超分辨。一维亚波长周期结构的超分辨结果已经验证了设计的可行性,论文还给出了一般二维亚波长周期结构超分辨的实验设计。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O436.1

【参考文献】
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