《基於卷積可解陣列抽樣的波前相位恢復和衍射成像》是依託山東師範大學，由國承山擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於卷積可解陣列抽樣的波前相位恢復和衍射成像
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：國承山
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
怎樣才能快速準確地檢測或恢復光波波前的相位信息是現代光學多個研究領域需要解決的一個關鍵問題。本項目提出了一種新型的基於卷積可解陣列抽樣的波前檢測方法。前期的可行性研究表明,這種基於新原理的波前檢測方法實施裝置簡單，波長適用範圍寬，能夠實現波前的實時檢測，有良好的套用發展前景。本項目擬對這種基於新原理的波前檢測方法及其套用開展深入的理論與實驗研究；通過研究待測波前經陣列針孔抽樣後的Fraunhofer衍射光場強度分布的空間頻譜特性，確定實現卷積可解陣列抽樣的一般條件，弄清陣列抽樣孔徑的陣列結構、孔徑大小等參數對波前探測精度的影響；通過建立相應的波前檢測實驗系統，最佳化波前探測算法，研究減少測量誤差和噪聲的方法和途徑；研究基於卷積可解陣列抽樣波前探測技術實現復振幅物體衍射成像的新方法；為該技術在光學精密測量、自適應光學、極紫外或軟X射線衍射成像等領域的實際套用奠定理論與實驗基礎。
結題摘要
怎樣才能快速準確地檢測和調製光波波前的復振幅是現代光學多個研究領域需要解決的一個關鍵問題。本項目重點開展了數字相干衍射成像、數字波前測量和變換等方面的理論和實驗研究，特別是基於卷積可解陣列抽樣的波前相位恢復和衍射成像、基於液晶空間光調製器（SLM）的波前測量和矢量光調控、數字全息成像等課題的研究，取得了多項有創新性和套用價值的研究成果。主要研究成果有：（1）通過研究待測波前陣列針孔抽樣後的遠場衍射光強的空間頻譜特性，確定了基於夫琅和費衍射實現卷積可解陣列抽樣的一般條件，完成了基於卷積可解陣列抽樣的相干衍射成像實驗系統的建立和數字記錄及數字重建程式的設計；（2）對基於陣列抽樣的相干衍射成像中物波抽樣針孔大小和圖像感測器有效記錄孔徑對重現物波的影響進行了理論分析, 給出了描述抽樣孔徑和記錄孔徑對波前再現像影響的數學公式，並給出了確定最佳記錄孔徑的計算公式；（3）通過對待測波前陣列針孔抽樣後的菲涅耳衍射光強及其空間頻譜特性的研究，進一步提出了基於菲涅耳衍射的非疊代相干衍射成像方法；（4）提出並實驗驗證了一種基於本項目發展的多針孔抽樣干涉儀的絕對位置坐標測量方法；（5）成功將多針孔抽樣干涉儀用於光學渦旋及其軌道角動量測量；（6）提出並實驗驗證了一種新型的非疊代相移恢復算法－零差算法，並成功用於二步相移數字全息中未知相移量的測量。（7）通過對空間變雙折射組合波片(SV-HWP)的空間濾波特性的研究，提出並實驗驗證了一種基於SV-HWP的光學徑向矢量Hilbert變換新方法；（8）提出了矢量空間光調製器（VSLM）的概念，並實驗驗證了由一個純相位型SLM和一個組合陣列雙折射波片實現VSLM的可行性；（9）基於本項目實驗建立的雙級聯液晶空間光調製實驗系統成功實現對輸出光束的振幅分布、相位分布和偏振分布的同步調製。通過本項目研究，迄今已發表學術論文13篇，其中有10篇發表在SCI檢索的國際專業學術刊物上（如在Opt. Lett.上5篇，在Opt. Express上1篇）。本項目研究成果已申請國家發明專利3項（其中兩項已獲發明專利授權）。本項目部分研究成果獲2012年度山東省自然科學獎二等獎一項（本項目主持人列首位）。同時，在本項目經費資助下培養博士研究生6名（其中1人已通過論文答辯，1名擬於2014年5月答辯），培養碩士研究生9名（其中6人已通過論文答辯）。
