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在光学信息处理过程中,很多情况下都要将非相干图像转化为相干图像,利用光折变材料的光折变效应可以实现这种转化,此类器件被称为“光折变非相干光到相干光转化器(PICOC)”。分辨率是PICOC的一个重要参数,它反应了PICOC处理信息的能力,在实验中已经获得了高达283线对/毫米的分辨率,而前人的分辨率计算的理论结果比这个值低很多。在本文中,我们在考虑衍射图像成像系统的前提下,对PICOC的分辨率进行了理论计算,并用我们的实验来验证计算结果,主要内容如下:
对于PICOC中被非相干光调制的晶体光栅,在已有方法给出了晶体出射面上的场分布的前提下,我们通过考虑透镜的成像性质,发现从POCOC出射的载有调制信息的衍射光,在通过透镜后的成像面上的分辨率要远高于晶体出射面上相应的分辨率值,这是因为光栅厚度方向的各部分衍射光,在通过透镜后的任一面上要相干叠加,最高分辨率所对应的衍射图象的成像面要稍偏离于出射面的共轭面,其上的分辨率要远高于晶体出射面上的分辨率。我们通过实验来验证计算结果,在衍射效率大的透射装置中,我们得到了一个比较高的分辨率值,分析表明大的衍射效率将会引起晶体厚度方向不同部分的衍射场对总的输出衍射图像的贡献不同,致使所得分辨率比较高。考虑到衍射效率的不同,我们的计算结果是合理的。
针对理论研究较少而实验中常用的90°光栅装置,我们给出了这种情况下的耦合波方程的解,推导出存在动量失配的一般情况下的耦合波方程,并给出相应的方程的解,然后计算出90°光栅装置的PICOC中,衍射光场在成像面上的分辨率值。参照已有90°装置的超高分辨率结果,我们的理论计算在薄光栅时能够和实验结果相比拟,对于厚光栅,实验中非相干图像的景深因素会导致高的分辨率结果。
我们计算了非相干光图像随晶体厚度的强度分布,由于景深的影响,不同位置的光场有很大差异,光栅越厚影响就越大。在后继的工作中,我们将把非相干图像的景深的影响和大的衍射效率的影响引入计算中,建立更接近实际的理论模型,这样就可以得到更符合实验的理论计算。