【摘 要】
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近些年来,随着激光光学的理论发展逐渐成熟,让激光在光通讯、信息传输、医疗卫生等领域有着广泛的应用。而Bessel光束作为亥姆霍兹方程的一个精确解,受到很多研究人员的关注。Bessel函数在激光光学中是很重要的数学工具。本文正是基于Bessel函数的实际应用和已经成熟理论框架,研究了 Bessel函数在新型光束产生和边缘加强成像领域内的应用。首先,借助傅里叶变换和角谱传输理论,详细研究了一种新的光束
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近些年来,随着激光光学的理论发展逐渐成熟,让激光在光通讯、信息传输、医疗卫生等领域有着广泛的应用。而Bessel光束作为亥姆霍兹方程的一个精确解,受到很多研究人员的关注。Bessel函数在激光光学中是很重要的数学工具。本文正是基于Bessel函数的实际应用和已经成熟理论框架,研究了 Bessel函数在新型光束产生和边缘加强成像领域内的应用。首先,借助傅里叶变换和角谱传输理论,详细研究了一种新的光束,即双系数贝塞尔光束(TIBBs),分析了它的光场分布和传输特性,发现这种光束就是多个Bessel光束的线性叠加,同时它也表现出周期性的自我复制的传播特性。在实验中由于理想的Bessel光束是无法产生的,我们设计了实验装置产生了双系数贝塞尔高斯光束(TIGBGs),它就是双系数贝塞尔光束(TIBBs)被一个高斯包络截断的结果。所以在一定的传播距离上还是会保留双系数贝塞尔光束(TIBBs)的性质。实验结果也证实我们的理论预期。其次,在边缘加强成像中,由于缺乏对滤波片设计的理论指导,使得成像结果往往是出现衍射噪声,因此我们借助卷积理论,提出了一种最优化边缘加强成像系统的空间滤波片的方法。发现当滤波片的点扩散函数的实部和虚部没有多余旁瓣且主瓣宽度尽可能小的时候,会让图像的分辨率和对比度更高,并详细描绘了滤波片的设计原理,同时设计出了一个最佳的滤波片。实验上,同时用相位和振幅物体做了验证,发现最佳滤波片确实可以实现高分辨率和对比度的边缘加强成像。最后还研究了贝塞尔振幅滤波片(BAP),发现它的图像中会出现两个分辨率较高的边缘图像。
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