NR-PC平板透鏡組對微小目標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特的調制作用，受到科學界的廣泛關注。光子晶體的帶隙結構是其最主要的特征，亦是其能實現對光波調制的主要原理。雖然構成光子晶體結構的材料的折射率是正值，但通過選取合適的幾何關系，以及周期性的排列適當的介電常數，可以實現等效的負折射效應，形成等效負折射光子晶體（Negative Refractive-Photonic Crystal，簡稱:NR-PC

2、）。用其制成的平板透鏡可以實現聚焦成像，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的掃描探測成像，將光子晶體平板透鏡由單板擴展到雙平板、三平板透鏡組，并在其中引入了點缺陷、金屬摻雜。主要內容有:
　　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。對負折射現象和光子晶體的特性進行分析說明。
　　運用幾何

3、光學的Snell擴展原理分析了二維三角NR-PC平板透鏡組的聚焦成像特點以及實現聚焦需滿足的條件。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平板透鏡組實現聚焦的充分條件。
　　研究了單個NR-PC平板透鏡探測系統(tǒng)中點缺陷和金屬銀摻雜對分辨率的影響。發(fā)現在單個平板透鏡系統(tǒng)中，適當地引入點缺陷時，掃描分辨率會明顯提高;同時，適當地摻入金屬銀也會對系統(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的探測情況。發(fā)現和單個平板的透鏡相比，等效負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，兩個平板是相互獨立的，可以靈活調整它們之間的距離，可以進一步提高系統(tǒng)的分辨率。進一步研究表明，在雙平板透鏡組中引入點缺陷，適當地組合、靈活地調節(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，適當地摻雜、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，在三板中適當地摻入金屬銀缺陷能夠明顯提高系統(tǒng)的掃描分辨率，并且與雙板、單板的摻銀結構相比有進一步的提高。
　　本文主要是采用動態(tài)掃描（保持光源、探測器同步移動）方案研究了等效負折射光子晶體透鏡組的成像分辨率特性。在微小目標（微米級）的探測成像方面具