NR-PC平板透鏡組對微小目標(biāo)的掃描探測成像的研究.pdf

1、光子晶體(Photonic Crystal，簡稱:PC)這一概念自提出以來，由于它對光波具有獨(dú)特的調(diào)制作用，受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)是其最主要的特征，亦是其能實(shí)現(xiàn)對光波調(diào)制的主要原理。雖然構(gòu)成光子晶體結(jié)構(gòu)的材料的折射率是正值，但通過選取合適的幾何關(guān)系，以及周期性的排列適當(dāng)?shù)慕殡姵?shù)，可以實(shí)現(xiàn)等效的負(fù)折射效應(yīng)，形成等效負(fù)折射光子晶體（Negative Refractive-Photonic Crystal，簡稱:NR-PC

2、）。用其制成的平板透鏡可以實(shí)現(xiàn)聚焦成像，同時其能夠傳播普通透鏡不能傳播的消逝波，從而能夠突破衍射極限，大大提高透鏡的成像分辨率。
　　本文主要研究了二維三角光子晶體平板透鏡組對微小目標(biāo)的掃描探測成像，將光子晶體平板透鏡由單板擴(kuò)展到雙平板、三平板透鏡組，并在其中引入了點(diǎn)缺陷、金屬摻雜。主要內(nèi)容有:
　　簡述了光子晶體理論研究的兩種主要方法:平面波法和時域有限差分法。對負(fù)折射現(xiàn)象和光子晶體的特性進(jìn)行分析說明。
　　運(yùn)用幾何

3、光學(xué)的Snell擴(kuò)展原理分析了二維三角NR-PC平板透鏡組的聚焦成像特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)聚焦需滿足的條件。由單個平板透鏡的聚焦成像特性的研究，擴(kuò)展到了NR-PC平板透鏡組（雙板、三板，甚至多板），得出了NR-PC平板透鏡組實(shí)現(xiàn)聚焦的充分條件。
　　研究了單個NR-PC平板透鏡探測系統(tǒng)中點(diǎn)缺陷和金屬銀摻雜對分辨率的影響。發(fā)現(xiàn)在單個平板透鏡系統(tǒng)中，適當(dāng)?shù)匾朦c(diǎn)缺陷時，掃描分辨率會明顯提高;同時，適當(dāng)?shù)負(fù)饺虢饘巽y也會對系統(tǒng)的分辨率有明顯的提高。

4、
　　由于單個的平板透鏡受到成像條件及平板寬度的限制，我們引入了平板透鏡組，并研究了兩個平板組成的透鏡組對目標(biāo)的探測情況。發(fā)現(xiàn)和單個平板的透鏡相比，等效負(fù)折射雙平板透鏡組的使用能顯著提高系統(tǒng)的成像性能。并且在NR-PC雙平板透鏡組中，兩個平板是相互獨(dú)立的，可以靈活調(diào)整它們之間的距離，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的分辨率。進(jìn)一步研究表明，在雙平板透鏡組中引入點(diǎn)缺陷，適當(dāng)?shù)亟M合、靈活地調(diào)節(jié)雙板之間的距離同樣可以提高其透鏡系統(tǒng)的分辨率。最后我們在

5、雙平板透鏡中摻入金屬銀，適當(dāng)?shù)負(fù)诫s、組合也能提高NR-PC雙平板透鏡系統(tǒng)的分辨率。
　　將NR-PC透鏡組由雙平板擴(kuò)展到三平板。并在NR-PC三平板中摻入金屬銀，通過仿真模擬發(fā)現(xiàn)，在三板中適當(dāng)?shù)負(fù)饺虢饘巽y缺陷能夠明顯提高系統(tǒng)的掃描分辨率，并且與雙板、單板的摻銀結(jié)構(gòu)相比有進(jìn)一步的提高。
　　本文主要是采用動態(tài)掃描（保持光源、探測器同步移動）方案研究了等效負(fù)折射光子晶體透鏡組的成像分辨率特性。在微小目標(biāo)（微米級）的探測成像方面具