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《中国工程物理研究院北京研究生部》 2002年
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非相干光全息成像技术与透射光栅谱学

曹磊峰  
【摘要】: 本文致力于研究非相干光全息成像技术与透射光栅谱学,及其在ICF实验研究中的应用。 对非相干光全息成像技术的理论问题进行了较为全面的探讨。深入研究了非相干光全息成像技术全息图的重建技术,给出了二维目标非相光全息成像全息图的通用重建方法;深入讨论非相干光全息成像技术的三维重建问题的基础上,给出非相干光全息成像技术实现理想三维重建的必要条件。 进一步研究了波带片编码全息成像技术,提出组合Gabor波带片编码全息成像技术的建议,并作了相关计算机模拟。分别利用四种不同的Gabor波带片作为编码孔对同一目标成像,通过综合分析成像结果可以将非相干光全息成像技术中无法避免的非聚焦赝像有效消除。初步的计算机模拟印证了我们的设想,同时还表明,这种新的波带片编码全息成像技术突破了传统波带片编码全息成像技术z向(深度方向)分辨率的极限。 首次将非相干光全息成像技术应用于国内的ICF实验研究,在神光Ⅱ装置首轮内爆物理实验中,激光聚变热核反应区域被看作一个低通量辐射的α粒子光源,利用研制的α粒子Fresnel波带片相机获得了国内第一幅激光聚变热核反应区域图像。图像给出了内爆压缩均匀性、对称性、压缩比等直接信息。 探讨了激光聚变研究中的超热x光成像问题,研制了超热X光Fresnel波带片编码相机。利用该成像系统在神光Ⅱ装置黑腔物理实验中首次获得了腔内超热X光发光区域空间分布图像,图像反映了腔内超热电子行为区域的空间分布特征。实验中,充分利用了超热X光的强穿透特征和Fresnel波带片编码全息成像技术的高灵敏度的优势,首次尝试了不开诊断孔的情况下对厚壁(20μm)金腔内部等离子体发光行为直接诊断的技术。 探讨了X光环孔编码全息成像技术在ICF实验研究中的应用。利用计算机模拟与实验相结合的办法对该项技术进行了研究。研制了环孔编码全息成像系统的关键元件,结合其他成像设施,基于星光Ⅱ实验装置获得了高分辨的激光等离子体X光图像。为该项技术在ICF实验研究中的应用作好了初步准备。 提出将Gabor波带片编码全息成像技术应用于激光聚变研究的建议,研制了首片微结构二值化Gabor波带片及其配套成象系统。在星光Ⅱ实验装置上,初步探索了ICF研究中基于Gabor波带片编码全息成像技术的X光层析技术,获得了具有层析分辨的激光等离子体X光图像。为进一步开展相关研究及在ICF研究的应用打下良好基础。 非相干光全息成像技术与透射光栅谱学 开展了关于透射光栅谱学问题的细致研究。利用Fourier展开的办法对透射 光栅的衍射现象进行了分析,认为传统透射光栅可以看作空间无限大的透射光栅 叠加了一个矩形窗口,其衍射模式主要由这个窗口决定。随后,基于 HuygensFresnel衍射理论,利用数值模拟的方法对传统透射光栅的衍射模式进行 了认真研究。 理论研究的基础上,提出了的余弦窗日正弦透射光栅的概念。理论研究与计 算机模拟表明,就透射光栅谱学研究的应用而言,这种概念上的新型光栅的衍射 模式比传统透射光栅优越得多:无高级衍射,无次级衍射峰,同时,无论是在衍 射的Fresnel区还是Frauhofier区,其主衍射峰总能保持理想光滑的形状。余弦 窗口正弦透射光栅的这种特征,将可能大幅度地提高透射光栅谱学的摄谱精度与 信噪比。 利用控制随机针孔阵列密度分布的办法,可以制作出透过率函数与余弦窗口 正弦光栅完全一致的软X光透射衍射光学元件,我们称之为软X光谱学光子筛。 软X光谱学光子筛概念的提出,有可能使余弦窗口正弦光栅的概念实用化,在 软X光透射光栅谱学当中得到真正的应用。软X光谱学光子筛与传统透射光栅 相比,具有优越得多的衍射特征以及非常确定的衍射效率,利用这种元件替代透 射光栅进行ICF研究中的软X光谱学研究,将摆脱高级衍射和次级衍射峰的干 扰,大幅度提高实验数据的精密度与信噪比。
【学位授予单位】:中国工程物理研究院北京研究生部
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:O438.2

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【引证文献】
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1 程丽红;X光编码孔径成像理论及实验研究[D];大连理工大学;2006年
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1 魏来;新型波带板用于激光等离子体X光成像的理论研究[D];中国科学技术大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
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1 李晶;黄显宾;朱效立;段书超;杨礼兵;谢卫平;;透射光栅谱仪在“阳”加速器Z箍缩实验中的初步应用[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第7册)[C];2009年
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1 孙顺凯;流体力学方程与扩散方程有限点方法的若干研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 黄小东;ICF激光驱动器前端系统关键技术研究[D];山东大学;2010年
3 郑建洲;高功率激光靶面均匀辐照技术的研究[D];大连理工大学;2011年
4 张洪亮;几种光电材料的制备及性能研究[D];兰州大学;2011年
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6 袁红;激光烧蚀固体材料引起力学效应的数值模拟研究[D];中国工程物理研究院;2011年
7 陈华英;强激光在磁化等离子体中调制不稳定性及坍塌研究[D];南昌大学;2011年
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9 高城;非局域热动平衡等离子体的粒子布居和辐射性质研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 夏雄平;温密等离子体中非线性特性研究[D];华中科技大学;2012年
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1 李蒙;特殊构型靶对激光质子加速特性的影响[D];中国工程物理研究院;2010年
2 余波;惯性约束聚变的中子半影成像诊断系统和非线性重建方法研究[D];中国工程物理研究院;2010年
3 吕信;激光能量沉积光路追踪法及其并行化[D];中国工程物理研究院;2009年
4 岳林霖;用于软X射线诊断的小型化透射光栅谱仪的研制[D];电子科技大学;2011年
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6 辛将;自支撑X射线光学元件的制作工艺及应用[D];安徽大学;2011年
7 申英杰;碘等离子体激光产生的初步研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李干;激光辐照下纤维复合材料宏—细观效应的数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 魏来;新型波带板用于激光等离子体X光成像的理论研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 谢翔云;激光尾波场加速电子新型注入方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
【同被引文献】
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1 谢常青,陈梦真;同步辐射X射线光刻技术研究[J];半导体技术;1996年02期
2 谢常青,叶甜春,陈大鹏,李兵,胥兴才;深亚微米同步辐射x射线光刻模拟[J];半导体情报;2001年06期
3 陈宝钦;赵珉;吴璇;牛洁斌;刘键;任黎明;王琴;朱效立;徐秋霞;谢常青;刘明;;电子束光刻在纳米加工及器件制备中的应用[J];微纳电子技术;2008年12期
4 李海亮;马杰;朱效立;吴坚;谢常青;陈宝钦;刘明;;3333l/mmX射线全镂空自支撑透射光栅的制备与测试[J];微纳电子技术;2010年03期
5 王德强;曹磊峰;谢常青;叶甜春;;电子束和X射线光刻制作高分辨率微波带片[J];半导体学报;2006年06期
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8 王传珂;刘慎业;王哲斌;彭晓世;况龙钰;蒋刚;;光学多道谱仪和CCD组合系统的效率曲线标定[J];光电子技术与信息;2006年02期
9 胡家升,田晓东;用调制传递函数评价和优化维纳滤波器[J];光电子·激光;2003年07期
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1 师智全;大型固体激光装置光学元件结构稳定性分析研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
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1 辛将;自支撑X射线光学元件的制作工艺及应用[D];安徽大学;2011年
2 李海亮;自支撑X射线透射光栅的制备及测试[D];北京工业大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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1 柳龙华;X射线显微成像纳米光学元件制作与应用研究[D];中国科学技术大学;2009年
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3 宋凤军;远距离高灵敏度γ照相关键技术研究[D];中国工程物理研究院;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李跃林,白文安,陈时胜,徐至展;针孔透射式光栅光谱仪衍射效率的理论模拟[J];光学学报;1989年06期
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10 祁兰英,李三伟,郑志坚,梅启庸,朱森昌,唐道源;黑腔靶中超热电子特性研究[J];强激光与粒子束;1993年03期
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1 邱克强;软X射线透射光栅制作[D];中国科学技术大学;2008年
2 陈勇;软X射线自支撑闪耀透射光栅的制作[D];中国科学技术大学;2014年
3 曹磊峰;非相干光全息成像技术与透射光栅谱学[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年
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1 岳林霖;用于软X射线诊断的小型化透射光栅谱仪的研制[D];电子科技大学;2011年
2 李海亮;自支撑X射线透射光栅的制备及测试[D];北京工业大学;2010年
3 宋曦;SiC薄膜光栅制作及极紫外探测器光学元件热力学性能研究[D];兰州大学;2010年
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5 吴军;软X光时间谱解谱[D];四川大学;2002年
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