大口徑平面微結(jié)構(gòu)光子篩設(shè)計(jì)與成像特性研究.pdf

1、光子篩成像是近幾年發(fā)展起來的一種新型成像器件和概念。具有體積小,重量輕,光譜范圍可覆蓋到軟X射線、極紫外等傳統(tǒng)折射或反射難以實(shí)現(xiàn)的區(qū)域。是近幾年來的研究熱點(diǎn)之一。本論文主要研究了光子篩成像的基本原理,計(jì)算和設(shè)計(jì)方法(包括嚴(yán)格解析解和專業(yè)軟件方法)；光子篩參數(shù)的公差分析；提出了分區(qū)光子篩的設(shè)計(jì)方法,以及光子篩的制作技術(shù)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)成像驗(yàn)證,為大口徑、高數(shù)值孔徑光子篩的設(shè)計(jì)、制作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和提出了方向。具體內(nèi)容包括(1)光子篩成像機(jī)理研

2、究,建立一個(gè)適合高數(shù)值孔徑和任意波段的非近軸光子篩衍射的一般模型,建立光子篩焦平面上光場分布表達(dá)式,形成光子篩設(shè)計(jì)的主要理論基礎(chǔ)。(2)光子篩成像特性與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,重點(diǎn)研究了微孔在不同排列形式下對焦平面上光束聚焦特性的影響,得出了不同的微孔排列本質(zhì)上等同于不同的微孔密度調(diào)制,為進(jìn)一步優(yōu)化光子篩成像特性提供了新的方向。(3)運(yùn)用蒙特卡洛方法對光子篩結(jié)構(gòu)參數(shù)的制作公差進(jìn)行了分析,首次得出了微孔孔徑和微孔沿徑向分布位置的具體公差,為研制光子

3、篩制作設(shè)備和像質(zhì)分析提供了依據(jù)。(4)首次提出利用分區(qū)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行大口徑光子篩思想和分區(qū)光子篩的設(shè)計(jì)原則,分別設(shè)計(jì)了口徑為50mm,125mm,420mm焦距500mm的三分區(qū)和四分區(qū)光子篩,提供了解決大口徑光子篩設(shè)計(jì)和制造難題的方案。(5)提出并利用專業(yè)軟件ZEMAX進(jìn)行光子篩計(jì)算和設(shè)計(jì)的思想,證明了利用ZEMAX進(jìn)行光子篩設(shè)計(jì)可行性。利用ZEMAX對無解析解的橢圓孔光子篩和傾斜入射進(jìn)行了計(jì)算。(6)首次實(shí)驗(yàn)制作了口徑125mm的三分