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角度复用粒子场多幅体全息照相关键问题研究

作　者: 赵宇
导　师: 李泽仁
学　校: 中国工程物理研究院
专　业: 光学
关键词: 粒子场 体全息 角度复用
分类号: O438.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 21次
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内容摘要


高速粒子场激光全息技术具有空间分辨率高,三维视场等特点,在强动载下材料的微喷,界面不稳定性等研究中具有重要的用途。但由于受激光光源,记录介质等限制,目前只能实现1-2幅的高速粒子场激光全息照相。因此,研究多幅高速粒子场激光全息技术具有重要的科学意义与应用价值。本文以将体全息技术应用于粒子场多幅全息记录为最终目的,对一些关键问题进行了必要的理论分析、数值模拟及探索性实验研究,主要内容如下：一、阐述了粒子场多幅体全息照相研究的目的和意义,综述了与这一研究有关的粒子场全息照相、体全息记录及瞬态多幅全息记录领域的国内外研究现状。二、在经典的体全息衍射分析理论基础上,根据实际情况推导了考虑光栅位移因子的二维多体光栅衍射计算公式,并通过算例验证了该公式的正确性。给出了体全息图记录及再现的直观模拟方法。三、研究了体全息介质特性对记录的影响情况,包括介质的厚度、均匀性、分辨率、吸收系数以及收缩。该研究内容可为实际应用过程中记录介质的制作要求及记录介质的选择提供依据。四、为使记录结果能够达到理想的效果,对一些关键的实验条件进行了优化研究,包括：记录光路、曝光量、光源相干性、远场条件及参物光强度比。该研究内容有助于设计出合理的实验方案以完成实际的记录任务。五、采用本论文中给出的公式与方法,直观的模拟了角度复用多幅粒子场体全息记录与再现。并以再现结果的信噪比为依据分析了角度复用多幅记录时角度间隔及衍射效率平衡性对再现结果信噪比的影响。六、在理论分析及光路优化研究的基础上顺利实现了角度复用四幅粒子靶体全息记录,得到了较理想的实验结果,为进一步的研究工作奠定了基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-15
    1.2.1 体全息国内外研究现状  9-10
    1.2.2 高速粒子场全息国内外研究现状  10-12
    1.2.3 瞬态多幅全息国内外研究现状  12-14
    1.2.4 研究现状小结  14-15
  1.3 论文的编写思路  15-16
第二章 体全息基本理论分析  16-28
  2.1 前言  16
  2.2 一维单一体光栅分析方法  16-20
  2.3 一维多体光栅分析方法  20-21
  2.4 二维多体光栅分析方法  21-26
    2.4.1 理论推导  22-25
    2.4.2 数值求解方法  25-26
    2.4.3 正确性证明  26
  2.5 体全息图记录与再现的模拟方法  26-28
第三章 介质特性对记录的影响研究  28-43
  3.1 前言  28
  3.2 厚度  28-35
    3.2.1 厚度因素的分析方法  28-30
    3.2.2 厚度对角度选择性的影响  30-31
    3.2.3 厚度对所需折射率调制深度的影响  31-32
    3.2.4 厚度均匀性的影响  32-35
  3.3 分辨率  35-37
  3.4 吸收系数  37-40
  3.5 记录介质的收缩特性对多幅粒子场体全息的影响  40-41
  3.6 本章小结  41-43
第四章 实验条件优化研究  43-65
  4.1 前言  43
  4.2 记录光路  43-50
    4.2.1 物光与参考光的夹角  44-47
    4.2.2 物光与参考光的角平分线  47-50
  4.3 曝光量  50-52
  4.4 光源相干性  52-56
    4.4.1 时间相干性  53-54
    4.4.2 空间相干性  54-56
  4.5 远场条件  56-59
    4.5.1 衍射图案本身的对比度  56-57
    4.5.2 衍射图案本身的条纹间距  57-59
  4.6 参物光强度比  59-63
  4.7 本章小结  63-65
第五章 角度复用多幅粒子场体全息记录研究  65-74
  5.1 前言  65
  5.2 角度复用多幅粒子场体全息记录数值模拟及信噪比分析  65-69
  5.3 幅间衍射效率均衡性的影响  69-70
  5.4 角度复用体全息四幅粒子靶记录实验验证  70-72
  5.5 本章小结  72-74
第六章 总结与展望  74-77
  6.1 总结  74-75
    6.1.1 二维多体光栅的求解方程  74
    6.1.2 粒子场体全息记录的影响因素  74-75
    6.1.3 角度复用多幅粒子场体全息技术研究  75
  6.2 本文的创新之处  75-76
  6.3 展望  76-77
致谢  77-78
文章与专利  78-79
参考文献  79-83

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 信息光学 > 全息光学
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