光子篩典型成像特性表征研究.pdf

1、光子篩是一種新型的衍射光學(xué)成像器件，是用微納透光小孔取代菲涅爾波帶片的環(huán)帶結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的。光子篩具有許多成像及結(jié)構(gòu)優(yōu)勢：能夠有效地抑制波帶片成像時(shí)產(chǎn)生的高階衍射和旁瓣效應(yīng)，提高成像對比度；可提高成像分辨率，且分辨率不受最小特征尺寸的影響；體積小、重量輕且不需要額外的支撐結(jié)構(gòu)，可獨(dú)立做成衍射薄膜器件。
　　光子篩也存在一些成像方面的缺陷：1）光子篩對入射波長具有嚴(yán)格的依賴性，在成像過程中色差現(xiàn)象明顯；2）光子篩的通光面積大幅度減小，衍

2、射效率也隨之降低。本文將從色差特性、衍射效率、成像對比度等方面研究光子篩成像特性，同時(shí)分析光子篩結(jié)構(gòu)參數(shù)對成像質(zhì)量的影響，為光子篩的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供有效的參考。主要研究內(nèi)容可以概括為以下幾點(diǎn)：
　　1.光子篩理論研究。從標(biāo)量衍射理論和矢量衍射理論兩方面描述了光波在空間的傳播過程；研究菲涅爾波帶片和光子篩的聚焦成像過程；分析光子篩的聚焦成像特性；給出確定光子篩微孔位置和尺寸的方法。
　　2.光子篩色差特性分析。針對光子篩色差特性

3、明顯且只能在較窄光譜范圍成像的問題，本文結(jié)合折射透鏡研究了折衍射混合消色差系統(tǒng)，從而增加了光子篩的成像光譜范圍。同時(shí)本文從理論和仿真兩方面分析了折衍射混合消色差系統(tǒng)的成像過程，驗(yàn)證了折衍射混合消色差系統(tǒng)的正確性及可行性，證明該系統(tǒng)可在一定程度上抑制成像過程的色差現(xiàn)象，增加光子篩的應(yīng)用范圍。
　　3.復(fù)合光子篩成像特性研究。針對光子篩衍射效率低的問題，本文從增加光子篩通光面積的角度研究了一種新型的復(fù)合型光子篩結(jié)構(gòu)。復(fù)合型光子篩是用透