刘德丽[1]2000年在《随机表面及其光散射和散斑场特性的研究》文中指出本文对随机表面的光学散射与散斑场的一些特性及其用于表面的标定进行理论、实验和计算模拟的研究。全文共分七章。 第一章对随机表面的性质、光散射的基本原理、非高斯散斑场的理论和光场位相恢复的基本算法进行了总结和综述。 第二章对粗糙随机表面光散射中心亮点的强度进行了理论分析，提出了利用Ar~+激光的多波长改变光波矢量的垂直分量k_⊥、利用中心亮点强度的对数随K_⊥~2的线性变化关系来测量表面粗糙度w的实验方法。 第三章对具有不同粗糙度的随机散射屏用AFM进行了测量分析，发现它们在短程范围内具有明显的分形特征。对粗糙度较大和较小的散射屏，分形特征分别以无规则的高度调制和无特征大小的小颗粒形式存在。用自仿射分形表面对散射屏的统计特性进行了描述。光散射测量发现，散射光强在近轴区域有散射亮环存在；在远轴区域按负幂函数下降，理论分析证明这源于表面的分形结构。 第四章提出了模拟产生具有任意表面参量的自仿射分形表面的方法，模拟了这类表面的光学散射的光强轮廓，及其半高全宽随表面参量的变化关系，这些关系是用光散射法测量表面参量的基础。 第五章提出了一种模拟产生高斯相关随机表面的方法，并模拟产生了这类表面在夫琅和费面上的散斑场，以模拟产生的10000个随机表面作为表面样本系综，对具有不同粗糙度和横向相关长度的表面系综在夫 摘 要 琅和费面上各点产生的光强系综的概率密度分布进行了分析，发现敝斑 场的高斯和非高斯特性在空间上按一定区域分布，且散射表面只包含少 数散射颗粒时也可以形成高斯散斑。 第六章通过实验观察和计算模拟发现了少数散射颗粒所产生的散斑 场中的片状结构，这种结构出现于远轴区域，其大小远大于正常的散斑 颗粒。计算模拟表明，随表面粗糙度的增大或横向相关长度的减小，片 状结构远离光轴，强度和大小增加，其涨落调制减小。提出了等倾基元 这一亚散射顺粒模型并对片状结构成因和性质进行了很好的解释。片状 结构是一种典型的非高斯敝斑现象。 第七章通过山光敝射所产生的散斑光强，再现随机表面的高度数值 分布，提出了光散射显微术的构想。在计算模拟中产生了高斯相关的随 机表而及其散斑光强，用G－S算法和提出的大角度敞射的修正的G－S算 法，再现表面。计算模拟证明了光散射显微术的可行性。
董前民[2]2001年在《随机表面统计特性的光散射标定和散斑场相位模拟分析》文中进行了进一步梳理本文对随机表面统计特性的光散射标定法和散斑场的相位特性进行了理论、实验和模拟方面的研究。全文共分五章。 第一章对随机表面光散射的基本理论、随机表面的统计特性和散斑场相位涡旋理论进行了概括和综述。 第二章提出了用Ar~+离子激光器的多波长改变光波矢量的垂直分量k_⊥、从散射轮廓半高全宽的对数In(W_p)随In(k_⊥)的线性变化关系中来提取随机散射屏粗糙指数α的实验方法，建立了相应的实验测量系统，并且所测得的散射屏粗糙指数，与用原子力显微镜测得的结果符合得比较好。 第三章提出了通过粗糙面光散射轮廓的中心亮点随波矢量的变化，提取高度概率分布函数的实验方法。该方法采用相位恢复算法来恢复高度概率分布傅立叶变换的相位，进而通过逆傅立叶变换得到高度概率分布函数。用这一方法分析表面高度概率分布，即使在粗糙面高度概率呈非对称分布时，也能有效地得到表面高度概率分布的信息。 第四章模拟研究了高斯相关随机表面所产生的散斑场的相位概率分布特性。发现散斑场的相位概率分布对散射表面的粗糙度非常敏感，在表面粗糙度较小时，相位概率呈非均匀分布。 第五章模拟产生了高斯相关随机表面所产生的散斑场的散斑图样和相位涡旋图样，并着重对散斑场的光学相位涡旋这类奇异的散斑现象作了分析，发现散斑和相位涡旋分布密切相关；在一定条件下，散斑和相位涡旋呈现较强的空间分布规律。
刘春香[3]2002年在《随机表面的散斑与光散射标定法及近场散斑的格林函数法计算模拟研究》文中研究指明对随机表面及其标定的研究在材料生长、工件加工和光学元件制造等科研技术的许多领域中有着重要的理论意义和应用价值。近场光学是研究距离物体表面一个波长以内(即近场区域)的光学现象的新型交叉学科，近场光学对传统的光学分辨极限产生了革命性的突破。本文对随机表面光散射及其标定和近场光学散射及近场散斑的一些特性进行了理论、实验和计算模拟的研究。全文共分四章。 第一章对随机表面的描述与测量标定方法、光散射的基本原理、随机光场的特性和近场光学的一些特性进行了综述。 第二章利用对称下降函数的傅利叶变换的半宽度与函数本身的半宽度成反比这一原理，得到了自仿射分形表面的散射轮廓半宽度在Ω的整个取值区域中的一般表达式。通过对自仿射分形随机表面光散射的计算模拟，得到在不同入射角下的散射轮廓，并由数学上的对称下降函数拟合，得到轮廓函数的半宽度及其随入射光波矢量的变化关系。利用这些关系和改变入射角的光学散射测量可以从实验测得的轮廓中提取随机表面的横向相关长度ζ和粗糙指数α。 第三章利用随机表面的高斯相关模型和统计光学原理，得出了弱散射体在4f成象系统中象面上的散斑对比度的表达式，提出了一种可以同时无预定标地测量高斯相关的随机表面粗糙度w和横向相关长度ζ的散斑对比度方法。实验中，测量出象面散斑对比度随滤波孔径的半径的变化。用理论结果对实验测得的关系曲线进行拟合，从而得到两个表面参量，此方法所得结果与AFM测得的结果吻合的比较好。 第四章提出了由格林函数法和边界条件来计算模拟随机表面产生的近场随机光场的方法，并将这一方法应用于对小孔衍射计算和近场光散斑场特性的研究。在小孔衍射中，得出了衍射光场在亚波长尺度范围内随着离开表面距离的增加按负指数衰减 摘要生的近场散斑场，得出近场散斑的许多特性，并模拟了离开表面不同距离处的近场散斑场的传播过程，即随机光场由近场散斑向正常散斑的演化过程，发现了近场散斑不同于远场散斑的一些现象，并对近场散斑场的这些特性和现象给出了定性的解释。
陈小艺[4]2006年在《菲涅耳极深区散斑的研究》文中提出散射屏作为随机相位屏,在基尔霍夫近似条件下紧靠其后的光强分布为常数。从紧靠散射屏后到菲涅耳深区的范围,我们称之为菲涅耳衍射极深区。这一区域内相干散斑和部分相干散斑的形成机理及其统计规律的演化等一直是令人困惑和未被研究的问题。本文利用基尔霍夫近似理论,对菲涅耳极深区相干散斑和部分相干散斑进行了理论研究和计算模拟。全文共分五章。第一章对随机表面的描述、光散射的基本原理、随机光场的特性以及散斑的描述进行了综述。第二章根据基尔霍夫近似理论,以高斯相关的一维随机散射屏为例,数值计算了菲涅耳极深区内不同距离处的散斑光强分布,研究了散斑场的形成机理及其统计特性随散射距离的演化。结果表明:在菲涅耳极深区散射光束表现为几何光学效应,随着传输距离的增加,由几何光学效应逐渐演化为干涉衍射效应。正是这一效应使得菲涅耳极深区内散斑场随着传输距离的增加由非高斯散斑逐渐过渡为正态分布的高斯散斑。散斑场的统计特性如概率密度和对比度的统计计算也印证了这一理论模型的合理性。第三章根据基尔霍夫近似理论推导了当光源为点光源时散斑场的表达式,理论分析了当散射表面粗糙度较小情况下,点光源沿平行于散射表面方向移动时菲涅耳极深区散斑场的位移规律。第四章基于第三章数值模拟了散射屏粗糙度较小时菲涅耳极深区内的部分相干散斑场。统计分析了光源线度、散射表面的参数、散射距离对部分相干散斑对比度、概率密度以及光强相关的影响,得出对于实际容易获得的扩展光源,部分相干散斑只存在于距离散射表面几个毫米的范围内。第五章中总结了本论文的主要内容,制定了后续工作计划。
程传福, 亓东平, 刘德丽, 滕树云[5]1999年在《高斯相关随机表面及其光散射散斑场的模拟产生和光强概率分析》文中指出提出了模拟产生高斯相关随机表面的方法，并模拟产生了这类表面在夫琅禾费面上产生的散斑场．以模拟产生的１００００ 个随机表面作为表面样本系综，对具有不同粗糙度和横向相关长度的表面系综在夫琅禾费面上各点产生的散斑光强系综的概率密度分布进行了分析．发现：（１） 散斑场的高斯和非高斯特性在空间上按一定的区域分布，并非整幅散斑图皆为高斯或非高斯散斑；（２） 散射表面只包含少数散射颗粒时也可以形成高斯散斑．
参考文献：
[1]. 随机表面及其光散射和散斑场特性的研究[D]. 刘德丽. 山东师范大学. 2000
[2]. 随机表面统计特性的光散射标定和散斑场相位模拟分析[D]. 董前民. 山东师范大学. 2001
[3]. 随机表面的散斑与光散射标定法及近场散斑的格林函数法计算模拟研究[D]. 刘春香. 山东师范大学. 2002
[4]. 菲涅耳极深区散斑的研究[D]. 陈小艺. 山东师范大学. 2006
[5]. 高斯相关随机表面及其光散射散斑场的模拟产生和光强概率分析[J]. 程传福, 亓东平, 刘德丽, 滕树云. 物理学报. 1999