菲涅耳極深區(qū)散斑的研究.pdf

1、散射屏作為隨機(jī)相位屏，在基爾霍夫近似條件下緊靠其后的光強(qiáng)分布為常數(shù)。從緊靠散射屏后到菲涅耳深區(qū)的范圍，我們稱之為菲涅耳衍射極深區(qū)。這一區(qū)域內(nèi)相干散斑和部分相干散斑的形成機(jī)理及其統(tǒng)計(jì)規(guī)律的演化等一直是令人困惑和未被研究的問題。本文利用基爾霍夫近似理論，對(duì)菲涅耳極深區(qū)相干散斑和部分相干散斑進(jìn)行了理論研究和計(jì)算模擬。全文共分五章。第一章對(duì)隨機(jī)表面的描述、光散射的基本原理、隨機(jī)光場的特性以及散斑的描述進(jìn)行了綜述。 第二章根據(jù)基爾霍夫近似

2、理論，以高斯相關(guān)的一維隨機(jī)散射屏為例，數(shù)值計(jì)算了菲涅耳極深區(qū)內(nèi)不同距離處的散斑光強(qiáng)分布，研究了散斑場的形成機(jī)理及其統(tǒng)計(jì)特性隨散射距離的演化。結(jié)果表明：在菲涅耳極深區(qū)散射光束表現(xiàn)為幾何光學(xué)效應(yīng)，隨著傳輸距離的增加，由幾何光學(xué)效應(yīng)逐漸演化為干涉衍射效應(yīng)。正是這一效應(yīng)使得菲涅耳極深區(qū)內(nèi)散斑場隨著傳輸距離的增加由非高斯散斑逐漸過渡為正態(tài)分布的高斯散斑。散斑場的統(tǒng)計(jì)特性如概率密度和對(duì)比度的統(tǒng)計(jì)計(jì)算也印證了這一理論模型的合理性。 第三章根據(jù)

3、基爾霍夫近似理論推導(dǎo)了當(dāng)光源為點(diǎn)光源時(shí)散斑場的表達(dá)式，理論分析了當(dāng)散射表面粗糙度較小情況下，點(diǎn)光源沿平行于散射表面方向移動(dòng)時(shí)菲涅耳極深區(qū)散斑場的位移規(guī)律。 第四章基于第三章數(shù)值模擬了散射屏粗糙度較小時(shí)菲涅耳極深區(qū)內(nèi)的部分相干散斑場。統(tǒng)計(jì)分析了光源線度、散射表面的參數(shù)、散射距離對(duì)部分相干散斑對(duì)比度、概率密度以及光強(qiáng)相關(guān)的影響，得出對(duì)于實(shí)際容易獲得的擴(kuò)展光源，部分相干散斑只存在于距離散射表面幾個(gè)毫米的范圍內(nèi)。 第五章中總結(jié)了