螺旋型波带片聚焦特性研究.pdf

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1、第32卷第7期光学学报Vo1．32，No．72O12年7月ACTAOPTICASINICAJuly，2012螺旋型波带片聚焦特性研究易涛杨国洪韦敏习刘嗔业朱效立谢常青／中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳621900、＼中国科学院微电子所，北京100029／摘要提出了一种计算螺旋型波带片聚焦特性的方法。从衍射积分理论出发对螺旋型波带片的聚集特性进行了理论计算，推导出了级数形式的解析解，获得了螺旋型波带片“空心”焦点的场强分布。利用螺旋型波带片的聚焦特性，对其成像进行了数值模拟和理论分析。理论分析表明螺旋型波带片的空间分辨率与其“空心”焦点的环宽有关。通过验证实验证明理论分析与实验测

2、试一致，为螺旋型波带片成像理论和模拟计算提供了一种有效手段。关键词衍射；螺旋型波带片；聚焦特性；空问分辨率中图分类号0436文献标识码Adoi：10．3788／AOS201232．0705004StudyonFocusingPropertiesofSpiralZonePlateYiTaoYangGuohongWeiMinxiLiuShenyeZhuXiaoliXieChangqing，Lease~FusionResea?chCenter，CM'naAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang，Sichuan621900，China、＼InstituteofMic

3、roelectron，ChineseAcademyofSciences，Bering100029，Cina／AbstractThetheoreticalanalysisforthefocusingpropertiesofspiralzoneplateispresented．Usingthediffractiontheory，focusingpropertiesofspiralzoneplateandtheseries—formexpressionforthediffractedfieldnearthehollowfocusarecalculated．Moreovernumericalsim

4、ulationandtheoreticalanalysisfortheimagingarealsocarriedoutbyaspiralzoneplateusingourtheoreticalresults．Itshowsthatthespatialresolutionofaspiralzoneplateisassociatedwiththezonewidthofitshollowfocus．Experimentalresultsindicateourtheoreticalanalysesareconsistentwiththeexperimentaltest，whichgiveoutan

5、effectivemethodfortheimaginganalysisandnumericalsimulationofspiralzoneplate．Keywordsdiffraction；spiralzoneplates；focusingproperties；spatialresolution0CIScodes050．1940；050．1960；110．2960；110．018O1引言补了X射线波段缺少光学变换元件的不足，为X射螺旋型波带片(SZP)是一种具备光学变换功能线波段的衬度成像、边缘增强和边界检测提供了新手段。的衍射光学元件，最早由Heckenberg等口作为一种全息图提出，

6、用于在可见光波段产生光学奇点。当SZP的阶数为零时其图案与菲涅耳波带片在光学图像处理中，螺旋型相位板可用于产生光学完全相同E1,63，这表明SZP与菲涅耳波带片在几何径向希尔伯特变换，获得目标物体的边缘增强图结构上存在一定关联，但两者之间成像特性却存在像_2]。Sakdinawat等发现SZP也具有螺旋型很大差异。这种差异来源于两种衍射元件的聚焦特相位分布的特征，因而也可实现光学径向希尔伯特性不同。对于菲涅耳波带片人们已经进行了充分的变换，他们制作了用于X射线波段成像的SZP，并理论研究，形成比较完备的理论分析方法]。对在同步辐射上获得了圆孑L的边缘增强图像。SZP弥于SZP国内外均开展了

7、实验研究l6]，但理论研收稿日期：201202—23；收到修改稿日期：2012—03—08基金项目：国家自然科学基金(1l105129)以及中国工程物理研究院激光聚变研究中心和等离子体物理国家级重点实验室创新基金(CX0620091)资助课题。作者简介：易涛(198O一)，男，博士，副研究员，主要从事等离子体诊断方面的研究。E-mail：ylexington@sina．com光学学报究还不多。曾利用快速傅里叶变换的方法对