基于卷積可解陣列抽樣的波前檢測(cè)和衍射成像研究.pdf

1、光波前信息包括光的相位信息和振幅信息，振幅信息代表光波的強(qiáng)度信息，而波面形狀取決于光波的相位信息。雖然光學(xué)記錄介質(zhì)有了很好的發(fā)展，但是普通的記錄介質(zhì)只能記錄光波的強(qiáng)度信息，而不能記錄其相位信息?？焖贉?zhǔn)確地從所記錄的光場(chǎng)強(qiáng)度圖樣中將待測(cè)光波波前的相位信息檢測(cè)或恢復(fù)出來(lái)一直是現(xiàn)代光學(xué)多個(gè)研究領(lǐng)域需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。因此研究各種相位恢復(fù)算法成為這一領(lǐng)域的主要課題。并且，由于波動(dòng)現(xiàn)象的普遍性，波前相位信息的檢測(cè)不僅僅是一個(gè)光學(xué)問(wèn)題，也是物理

2、學(xué)其他許多研究領(lǐng)域所關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題。特別是隨著基于波前相位恢復(fù)的無(wú)透鏡衍射成像技術(shù)用于極紫外或 X射線相襯成像研究的迅速開(kāi)展，適用于不同應(yīng)用環(huán)境和波長(zhǎng)的快速波前檢測(cè)或相位恢復(fù)技術(shù)已經(jīng)成為該研究領(lǐng)域的一個(gè)前沿和熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。
　　歷史上有很多相位恢復(fù)的方法，如全息法、夏克-哈特曼傳感器等，但是這些方法要么需要大量的計(jì)算過(guò)程，要么需要特殊的條件限制，對(duì)于動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)有很大的局限性。
　　在本文中，分別做了如下幾個(gè)方面的工作:

3、
　　1.對(duì)波前檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，總結(jié)和概述了波前檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀。
　　2.對(duì)近些年來(lái)發(fā)展的幾種波前檢測(cè)和相位恢復(fù)方法進(jìn)行了系統(tǒng)歸納。重點(diǎn)介紹了基于抽樣測(cè)量的波前檢測(cè)技術(shù)，如夏克-哈特曼傳感器、基于整函數(shù)的非迭代相位恢復(fù)方法等。
　　3.系統(tǒng)介紹了基于卷積可解陣列抽樣的檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理，使衍射光場(chǎng)通過(guò)一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的多針孔陣列，通過(guò)簡(jiǎn)單的傅里葉變換可以恢復(fù)出物波的復(fù)振幅信息。通過(guò)利用基于卷積可解抽樣

4、陣列的波前檢測(cè)系統(tǒng)恢復(fù)了兩維物體，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬研究，討論了其在X射線等高頻光波波段的適用性。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了一個(gè)兩維物體，并對(duì)兩維物體進(jìn)行了波前恢復(fù)。并且利用液晶空間光調(diào)制器生成了一個(gè)相位物體，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了實(shí)現(xiàn)相位物體波前檢測(cè)和成像的可行性。
　　4.對(duì)于CCD記錄孔徑等可能對(duì)波前檢測(cè)產(chǎn)生的影響的因素進(jìn)行了理論分析，并設(shè)計(jì)了多個(gè) CCD孔徑和陣列孔徑，以熵值法為判據(jù)，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬研究和實(shí)驗(yàn)研究。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只