光子筛典型成像特性表征研究

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1、巧姑謂媒少專国ｇＣ９Ｈ硕±学位论文：沾ＢＭｉＨｉｆｆＭＩ磯光子筛典型成像特性表征研究作者姓名李巧霞Ｓｍ学校导臟名、职称王晓蕊教授＾企业导臟名、职疏王学新高工１｜！申请学位类别工程硕±｜＾西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢中所罗列的内容＾＾｜外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学

2、位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。王。口本人签名：日期：．／李４膏＿户西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定：，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文，、的复印件允许查阅借阅论文，；学校可公布论文的全部或部分内容允许采用影目］、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研巧成果完成的论［文、发保明专利

3、等成果，署名单位为西安电子科技大学。密的学位论文在＾＿＿年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：冰知日期：＞〇Ｊ￡．１２，ｆ日Ｙ学校代码10701学号1305122337分类号TN303密级公开西安电子科技大学硕士学位论文光子筛典型成像特性表征研究作者姓名：李玙霞领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：王晓蕊教授企业导师姓名、职称：王学新高工学院：物理与光电工程学院提交日期：2015年12月ResearchonTypicalImagingFeaturesofaPhotonSieveAthesissubmittedtoXID

4、IANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByLiYuxiaSupervisor:WangXiaoruiProfessorWangXuexinSeniorEngineerDecember2015摘要摘要光子筛是一种新型的衍射光学成像器件，是用微纳透光小孔取代菲涅尔波带片的环带结构而产生的。光子筛具有许多成像及结构优势：能够有效地抑制波带片成像时产生的高阶衍射和旁瓣效应，提高成像对比度；可提高成像

5、分辨率，且分辨率不受最小特征尺寸的影响；体积小、重量轻且不需要额外的支撑结构，可独立做成衍射薄膜器件。光子筛也存在一些成像方面的缺陷：1）光子筛对入射波长具有严格的依赖性，在成像过程中色差现象明显；2）光子筛的通光面积大幅度减小，衍射效率也随之降低。本文将从色差特性、衍射效率、成像对比度等方面研究光子筛成像特性，同时分析光子筛结构参数对成像质量的影响，为光子筛的设计及应用提供有效的参考。主要研究内容可以概括为以下几点：1.光子筛理论研究。从标量衍射理论和矢量衍射理论两方面描述了光波在空间的传播过程；研究菲涅尔波带片和光子筛的聚焦成像过程；分析光子筛的聚焦成像特性；给出确定

6、光子筛微孔位置和尺寸的方法。2.光子筛色差特性分析。针对光子筛色差特性明显且只能在较窄光谱范围成像的问题，本文结合折射透镜研究了折衍射混合消色差系统，从而增加了光子筛的成像光谱范围。同时本文从理论和仿真两方面分析了折衍射混合消色差系统的成像过程，验证了折衍射混合消色差系统的正确性及可行性，证明该系统可在一定程度上抑制成像过程的色差现象，增加光子筛的应用范围。3.复合光子筛成像特性研究。针对光子筛衍射效率低的问题，本文从增加光子筛通光面积的角度研究了一种新型的复合型光子筛结构。复合型光子筛是用透光环带取代光子筛部分内层微孔而产生的新型结构。与普通光子筛相比，该复合型光子筛不

7、仅提高了衍射效率，同时提高了成像对比度，并增加了焦深。同时研究了复合型光子筛参数变化对其成像质量的影响，具体参数包括：微孔孔径、金属层厚度、微孔密度等。4.针对光子筛望远镜成像系统衍射效率低的问题，本文用复合型光子筛代替光子筛望远镜系统中的物镜光子筛，从而进一步提高空间望远镜系统的成像质量。关键词：光子筛，色差特性，衍射效率，成像对比度，旁瓣效应IABSTRACTABSTRACTPhotonsieveisanewclassofdiffractiveopticalelement,consistingofagreatnumbero