基于波矢積分的廣義菲涅耳波帶板及其聚焦特性研究.pdf

1、菲涅爾波帶板(FZP)是一種常用的二元衍射元件。由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制備及波長適用范圍廣的特點(diǎn)，F(xiàn)ZP已廣泛應(yīng)用于科學(xué)和技術(shù)諸多研究領(lǐng)域。特別是在極紫外和X射線波段，基于FZP的聚焦和成像技術(shù)已經(jīng)顯示出了巨大的優(yōu)勢和潛力。圓對稱Airy加速光束是一種不同于傳統(tǒng)會聚球面波的新型聚焦光束；它所具有的突然自聚焦特性已經(jīng)在激光醫(yī)學(xué)、光學(xué)微操縱、光學(xué)顯微成像等研究領(lǐng)域顯示出了潛在的應(yīng)用價值。本文重點(diǎn)研究了基于菲涅爾波帶板產(chǎn)生各種新型聚焦光束的

2、理論和方法；提出一種基于波矢積分設(shè)計(jì)具有不同聚焦方式的新型菲涅爾波帶板的新方法；成功地得到了計(jì)算具有不同聚焦方式的所謂廣義菲涅爾波帶板半波帶的解析式；定量分析了產(chǎn)生具有拋物線聚焦軌跡的菲涅耳波帶片板的聚焦特性，確定了最佳設(shè)計(jì)參數(shù)等。論文主要內(nèi)容如下：
　　1.闡述了Airy加速光束和突然聚焦光束的基本概念、研究背景和進(jìn)展，衍射光學(xué)元件和Fresnel波帶板的研究背景和進(jìn)展。
　　2.介紹了基于標(biāo)量衍射理論和快速傅立葉變換模擬

3、計(jì)算二維衍射光場的方法；提出并研究了基于Hankel變換的徑向?qū)ΨQ衍射光場的快速模擬計(jì)算方法，給出了基于Matlab的模擬計(jì)算實(shí)例和比較分析。
　　3.歸納了計(jì)算全息衍射光學(xué)元件和Fresnel波帶板衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)理論和方法。研究了一種提高Fresnel波帶板聚焦分辨本領(lǐng)的設(shè)計(jì)方法并給出了設(shè)計(jì)實(shí)例。
　　4.提出一種具有不同聚焦方式的新型菲涅爾波帶板的設(shè)計(jì)方法。通過把計(jì)算傳統(tǒng)菲涅爾波帶板半波帶的公式重新執(zhí)行到波矢空間，我