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随机表面统计特性的光散射标定和散斑场相位模拟分析

董前民  
【摘要】: 本文对随机表面统计特性的光散射标定法和散斑场的相位特性进行了 理论、实验和模拟方面的研究。全文共分五章。 第一章对随机表面光散射的基本理论、随机表面的统计特性和散斑场 相位涡旋理论进行了概括和综述。 第二章提出了用Ar~+离子激光器的多波长改变光波矢量的垂直分量 k_⊥、从散射轮廓半高全宽的对数In(W_p)随In(k_⊥)的线性变化关系中来提 取随机散射屏粗糙指数α的实验方法,建立了相应的实验测量系统,并且 所测得的散射屏粗糙指数,与用原子力显微镜测得的结果符合得比较好。 第三章提出了通过粗糙面光散射轮廓的中心亮点随波矢量的变化, 提取高度概率分布函数的实验方法。该方法采用相位恢复算法来恢复高度 概率分布傅立叶变换的相位,进而通过逆傅立叶变换得到高度概率分布函 数。用这一方法分析表面高度概率分布,即使在粗糙面高度概率呈非对称 分布时,也能有效地得到表面高度概率分布的信息。 第四章模拟研究了高斯相关随机表面所产生的散斑场的相位概率分 布特性。发现散斑场的相位概率分布对散射表面的粗糙度非常敏感,在表 面粗糙度较小时,相位概率呈非均匀分布。 第五章模拟产生了高斯相关随机表面所产生的散斑场的散斑图样和 相位涡旋图样,并着重对散斑场的光学相位涡旋这类奇异的散斑现象作了 分析,发现散斑和相位涡旋分布密切相关;在一定条件下,散斑和相位涡 旋呈现较强的空间分布规律。


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