【摘 要】
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相干性是调控随机光场统计特性的重要参数之一。通过降低激光(完全相干光)的空间相干性获得的部分相干光在传输以及与物质的相互作用过程中呈现出新颖的统计特性,在光束整形、微粒操控、光学成像、非线性光学、自由空间光通信和遥感等领域具有良好的应用前景。本文主要研究了部分相干照明条件下,光束的空间相干性对远心成像系统成像分辨率的影响,在理论上设计了具有特殊空间相干结构的部分相干光束,实现了突破瑞利极限限制的成
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相干性是调控随机光场统计特性的重要参数之一。通过降低激光(完全相干光)的空间相干性获得的部分相干光在传输以及与物质的相互作用过程中呈现出新颖的统计特性,在光束整形、微粒操控、光学成像、非线性光学、自由空间光通信和遥感等领域具有良好的应用前景。本文主要研究了部分相干照明条件下,光束的空间相干性对远心成像系统成像分辨率的影响,在理论上设计了具有特殊空间相干结构的部分相干光束,实现了突破瑞利极限限制的成像分辨率,并通过实验获得了和理论一致的实验结果。论文的主要内容安排如下:第一章简要回顾了部分相干光的研究发展历史,阐明空间相干结构调控对光束统计特性的重要影响以及开展在部分相干照明条件下光学系统成像分辨率研究的现状和意义。第二章简要介绍了部分相干光的相关基础理论。主要包含部分相干光的二阶统计特性和相关的传输理论,以及与本文工作密切相关的具有特殊空间关联结构部分相干光束的构造理论和实验产生方法。第三章首先推导了部分相干照明条件下远心成像系统中物面两点的成像公式,获得了突破瑞利极限时照明光源相干度所满足的条件,然后分析了矩形对称余弦高斯关联部分相干光束的相干结构分布及其照明下远心成像系统实现亚瑞利成像的特点。第四章提出了一种能够实现具有空间方向选择性的亚瑞利分辨率成像方法。在理论上详细介绍了我们设计的部分相干晶格照明光源的空间相干结构分布,并模拟了其照明下远心成像系统实现亚瑞利成像的特点。在实验上产生了这种部分相干晶格,并验证了其在不同空间相干结构下的成像特性,实验结果和理论结果一致,说明部分相干晶格可以突破瑞利衍射极限实现超分辨。除此之外,根据部分相干晶格的成像特点,提出了一种在空间上具有方向选择性成像的方法。最后,总结了本论文的工作,并对下一步的工作做了进一步的规划和展望。
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