数字全息衍射成像方法及其在偏振测量和超快成像中的应用研究
发布时间：2021-03-09 12:49
近年来随着超快矢量光场及其与物质相互作用研究的深入,如何对超快矢量光场的演化和超快矢量光场与物质相互作用过程中与偏振相关的微结构形成与演化过程进行实时动态观测和表征成为一个亟待解决的重要问题。数字全息衍射成像技术作为光学中用来对物体进行成像和测量的一种重要方法,它同样可以应用于光与物质的偏振测量和超快过程的成像研究中。本论文重点研究新型数字全息衍射成像方法,特别是基于数字全息衍射成像的偏振测量和超快成像技术,论文主要内容如下:1.对数字全息衍射成像的研究背景和进展进行了综述;对超快激光的发展以及其与物质相互作用的应用做了概括性的介绍;同时也对现有的偏振测量方法以及超快成像方法进了较为详细的介绍,指出了各种方法的优缺点,以及当前研究需要解决的问题。2.归纳总结了用于数字全息衍射成像和偏振测量的基本理论。主要包括全息记录和再现的原理、光在空间传播的标量衍射理论、抽样定理和巴比涅原理以及偏振光和各向异性材料双折射特性的琼斯矩阵理论等。3.提出并研究了一种基于互补随机抽样的数字全息无透镜衍射成像方法。该研究的主要创新点包括:引入了一组具有互补特性的二值随机抽样屏（简称互补随机抽样（CRS）屏）...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 数字全息衍射成像的研究背景和意义
1.2 相干衍射成像的发展和应用
1.2.1 相干衍射成像在X射线成像中的发展和应用
1.2.2 相干衍射成像在可见光成像中的应用
1.3 超快成像和偏振测量
1.3.1 超快激光的产生
1.3.2 超快激光与物质的相互作用及应用
1.3.3 偏振光的历史研究
1.3.4 偏振光的应用及测量方法
1.4 本论文的主要研究内容和安排
第二章 数字全息衍射成像理论基础
2.1 全息记录和再现原理
2.1.1 全息记录原理
2.1.2 全息再现原理
2.2 光在空间中传播的标量衍射理论
2.2.1 Maxwell方程组和Helmholtz方程
2.2.2 Fresnel-Kirchhoff和 Rayleigh-Sommerfeld衍射公式
2.2.3 Fresnel和 Fraunhofer衍射公式
2.3 抽样定理
2.3.1 抽样的概念和分类
2.3.2 抽样函数
2.3.3 惠特克-香农抽样定理
2.4 巴比涅原理
2.5 小结
第三章 偏振基本理论以及偏振器件和各向异性材料的表征
3.1 偏振的基本理论
3.1.1 偏振光的琼斯矢量表示
3.2 偏振器件和各向异性材料的表征
3.2.1 偏振器件的琼斯矩阵表示
3.2.2 各向异性材料的琼斯矩阵表示
3.3 小结
第四章 基于巴比涅互补随机抽样的无透镜相干衍射成像
4.1 引言
4.2 基于巴比涅互补随机抽样的衍射成像原理
4.3 数值模拟与参数优化
4.4 实验结果与分析
4.5 小结
第五章 基于皮秒飞秒激光的超快时间分辨偏振全息显微成像方法
5.1 引言
5.2 时间分辨偏振全息显微成像系统的实验装置
5.3 时间分辨偏振全息显微成像系统的实验原理
5.4 实验结果和分析
5.4.1 系统空间分辨率的表征
5.4.2 线偏振片的损坏过程成像
5.4.3 云母片的损坏过程成像
5.5 小结
第六章 基于超快激光的四通道琼斯矩阵测量和成像方法
6.1 引言
6.2 时间分辨四通道琼斯矩阵测量实验装置
6.3 时间分辨四通道琼斯矩阵测量方法的原理
6.4 实验结果与分析
6.4.1 系统空间分辨率的表征
6.4.2 土豆淀粉颗粒的琼斯矩阵测量
6.4.3 液晶样品的偏振特性测量
6.5 小结
第七章 各向异性材料双折射参量的单击定量测量
7.1 引言
7.2 各向异性材料双折射参量定量测量的实验装置
7.3 各向异性材料双折射参量定量测量的实验原理
7.4 实验结果分析与讨论
7.5 小结
第八章 工作总结和展望
8.1 全文工作总结
8.2 进一步工作展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文与专利
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]随机抽样和随机散射光场的衍射特性及其在波前测量和波前调控中的应用研究[D]. 王本义.山东师范大学 2018
[2]偏振敏感材料和器件的全息偏振测量和成像方法研究[D]. 刘轩.山东师范大学 2017
[3]矢量光场波前调控方法及应用研究[D]. 谢一言.山东师范大学 2017
[4]软X射线扫描相干衍射成像方法学研究[D]. 王春鹏.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016
[5]基于抽样的波前相位恢复和相干衍射成像方法研究[D]. 张新廷.山东师范大学 2015
硕士论文
[1]共路离轴偏振数字全息及其应用[D]. 韩璐.山东师范大学 2018
本文编号：3072875
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 数字全息衍射成像的研究背景和意义
1.2 相干衍射成像的发展和应用
1.2.1 相干衍射成像在X射线成像中的发展和应用
1.2.2 相干衍射成像在可见光成像中的应用
1.3 超快成像和偏振测量
1.3.1 超快激光的产生
1.3.2 超快激光与物质的相互作用及应用
1.3.3 偏振光的历史研究
1.3.4 偏振光的应用及测量方法
1.4 本论文的主要研究内容和安排
第二章 数字全息衍射成像理论基础
2.1 全息记录和再现原理
2.1.1 全息记录原理
2.1.2 全息再现原理
2.2 光在空间中传播的标量衍射理论
2.2.1 Maxwell方程组和Helmholtz方程
2.2.2 Fresnel-Kirchhoff和 Rayleigh-Sommerfeld衍射公式
2.2.3 Fresnel和 Fraunhofer衍射公式
2.3 抽样定理
2.3.1 抽样的概念和分类
2.3.2 抽样函数
2.3.3 惠特克-香农抽样定理
2.4 巴比涅原理
2.5 小结
第三章 偏振基本理论以及偏振器件和各向异性材料的表征
3.1 偏振的基本理论
3.1.1 偏振光的琼斯矢量表示
3.2 偏振器件和各向异性材料的表征
3.2.1 偏振器件的琼斯矩阵表示
3.2.2 各向异性材料的琼斯矩阵表示
3.3 小结
第四章 基于巴比涅互补随机抽样的无透镜相干衍射成像
4.1 引言
4.2 基于巴比涅互补随机抽样的衍射成像原理
4.3 数值模拟与参数优化
4.4 实验结果与分析
4.5 小结
第五章 基于皮秒飞秒激光的超快时间分辨偏振全息显微成像方法
5.1 引言
5.2 时间分辨偏振全息显微成像系统的实验装置
5.3 时间分辨偏振全息显微成像系统的实验原理
5.4 实验结果和分析
5.4.1 系统空间分辨率的表征
5.4.2 线偏振片的损坏过程成像
5.4.3 云母片的损坏过程成像
5.5 小结
第六章 基于超快激光的四通道琼斯矩阵测量和成像方法
6.1 引言
6.2 时间分辨四通道琼斯矩阵测量实验装置
6.3 时间分辨四通道琼斯矩阵测量方法的原理
6.4 实验结果与分析
6.4.1 系统空间分辨率的表征
6.4.2 土豆淀粉颗粒的琼斯矩阵测量
6.4.3 液晶样品的偏振特性测量
6.5 小结
第七章 各向异性材料双折射参量的单击定量测量
7.1 引言
7.2 各向异性材料双折射参量定量测量的实验装置
7.3 各向异性材料双折射参量定量测量的实验原理
7.4 实验结果分析与讨论
7.5 小结
第八章 工作总结和展望
8.1 全文工作总结
8.2 进一步工作展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文与专利
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]随机抽样和随机散射光场的衍射特性及其在波前测量和波前调控中的应用研究[D]. 王本义.山东师范大学 2018
[2]偏振敏感材料和器件的全息偏振测量和成像方法研究[D]. 刘轩.山东师范大学 2017
[3]矢量光场波前调控方法及应用研究[D]. 谢一言.山东师范大学 2017
[4]软X射线扫描相干衍射成像方法学研究[D]. 王春鹏.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016
[5]基于抽样的波前相位恢复和相干衍射成像方法研究[D]. 张新廷.山东师范大学 2015
硕士论文
[1]共路离轴偏振数字全息及其应用[D]. 韩璐.山东师范大学 2018
本文编号：3072875
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