一、多光束扫描成像系统的像差分析(论文文献综述)
何俊,黄坤,庄继成[1](2021)在《基于人工微纳结构的平板衍射透镜》文中认为现代显微镜中的物镜受限于瑞利衍射极限,其分辨率不能满足生物成像、材料科学以及光刻等领域的需求。目前,突破瑞利衍射极限的方法可分为近场(如扫描近场光学显微镜、超透镜、微球透镜)和远场(如受激辐射损耗显微镜、光激活定位显微镜、随机光学重建显微镜)方法。然而,前者利用纳米探针散射物体表面一个波长范围内的倏逝波,极具挑战性;而后者对样品有选择性,只适用于荧光分子样品,且会对样品造成损伤。近年来,平板透镜利用波带片、光子筛以及梯度超构表面等人工微纳结构来控制光的衍射,具有小型化、高数值孔径、大焦深、亚衍射极限聚焦等功能,为远场无标记超分辨率成像提供了一个可行的解决方案。本文从衍射聚焦光学的统一理论出发,总结平面衍射透镜的最新进展,揭示基于光场调控实现纳米聚焦的物理机制,介绍平板衍射透镜的设计原理、光学性能、微纳结构特性和材料影响,详细讨论平板衍射透镜的光学像差(如离轴像差和色差)及其校正,平板衍射透镜在纳米成像、光刻以及光电子能谱仪中的应用,最后展望其未来的发展方向和机遇。
肖彩妮[2](2021)在《基于多重信号分类算法的超分辨显微成像技术研究》文中进行了进一步梳理
张玉莹[3](2021)在《基于本征模叠加相关滤光原理的光纤激光模式分解技术》文中进行了进一步梳理随着光纤技术的发展,光纤的传输功率显着提升,高功率的光纤系统在军事、通信、制造等领域广泛应用。不过传输能量过高会引发光纤内的非线性效应,通常选择增大纤芯直径降低能量密度,但是会增加导波模式数量;除此之外,光束在多模光纤中传输时,多个导波模式之间有模式竞争、模式耦合;激光器的泵浦源、谐振腔使用寿命减少,及配套电路器件老化等问题,均会使出射光束的光束质量下降,进而对光学系统的性能造成影响。光束质量因子M2和其他评价光束质量的参数,仅能选择性地反映激光束的传输情况或者聚焦程度,无法分析光束的模式特性。所以本文采取模式分解技术研究光纤激光的模式特性。论文首先分析光纤内的本征模式特性及光束衍射传输的基本原理,在此基础上,公式推导验证基于相关滤波原理的模式分解技术的理论正确性。在仿真实现模式分解过程中,结合双步ABCD算法,可调节远场频谱面的抽样单元尺寸,提高光斑分辨率。采用液晶位相调制器作为相关滤波器,对光纤出射光束进行位相调制,使光纤内传输的本征模式在空间上相互分离;提出远场光强数据处理算法,将CCD的探测光强导入计算机中,结合算法操作后获得光强分布,依据该光强数据可计算光纤内本征模式的权重系数和模间相对位相;并且仿真分析离焦、焦移误差因素对模式分解结果的影响;搭建实验平台,实现模式分解,通过实验分析空间载频分量和离焦误差对模式分解的影响。以上工作内容是为了解决模式分解技术在仿真分析和实际工程应用中的难题而开展,其中主要内容如下:1、将双步ABCD算法应用在模式分解的远场光斑分析中。由于傅里叶变换频谱面的采样率固定,在仿真时远场衍射光斑过于微小且集中以致无法分析;应用双步ABCD算法,可调节频谱面抽样单元尺寸,提高光斑分辨率,保证从光斑中选取光强数据的准确性,进而确保模式分解结果的准确性。2、选择液晶位相调制器完成位相调制,且提出远场光强数据处理算法共同实现模式分解。基于相关滤波原理可知,对光纤出射光束既有振幅调制和位相调制。液晶位相调制器调节位相,精准度高,其可编程的操作具有灵活性;提出远场光强数据算法,用算法处理光强数据模拟对光束振幅调制。仅位相调制可使光斑在频域相互分离,只有经过算法处理后的光强数据,才可被用于计算本征模式的相关参数。3、分析离焦、焦移影响因素对模式分解结果的影响。高阶高斯光束和高阶贝塞尔光束具有焦移的特性,仿真分析焦移误差因素的影响。在实际工程应用中,探测器的位置与几何焦点难免有离焦误差,通过仿真和实验得到,高阶模LP02模式受离焦的误差影响更大,而阶数更低阶的5个低阶模式,在相对离焦量-0.25%—0.25%范围内,模式分解结果误差率在10%以内。提出基于菲涅耳衍射的迭代寻焦算法,优化焦移误差。最后对整篇文章进行了总结,并对激光模式内容测量以及基于相关滤波原理的模式分解技术进行了展望,分析其未来的发展方向以及待解决的问题。
许瑞[4](2019)在《医用近红外共聚焦内窥镜研究》文中研究表明癌症是危害人类健康的重大疾病。研究发现,癌症处于早期阶段时接受治疗能够极大地提高愈后存活率。因此,对癌症早期发现和早期诊断的医疗设备的研究也成了热点。可见光共聚焦内窥成像依靠其所独有的在体实时高分辨率细胞成像能力,在癌症检测领域,受到医生和患者的青睐。目前常见的可见光共聚焦内窥成像都只适合对表层组织成像,成像深度小于200μm。对此,本小组对近红外共聚焦内窥成像方法展开研究,研制了一种基于光纤束的近红外共聚焦内窥成像系统。但该系统是基于光学平台的原理样机,无法应用于临床。针对以上问题,本文在此原理样机基础上,进行集成化、模块化研究,研制了一套医用近红外共聚焦内窥镜的工程样机。主要研究内容如下:第一,成像光路系统。依据成像需求,设定了扩束模块和中继模块的具体结构参数,并使用ZEMAX设计软件进行性能分析。加工后得到具有4.86倍放大倍数的扩束模块和1:1中继功能的中继模块,提高了成像光路系统的集成度和可操作性。第二,激光扫描成像控制系统。分别完成电源模块、激光器控制模块、振镜扫描模块和信号处理模块设计后,集成各模块,在实现控制系统功能的同时完成控制系统集成化工作。第三,系统参数测试与组织成像。完成对近红外共聚焦内窥镜主要参数的测试工作,结果显示该系统分辨率为1.55μm,系统成像视场为330μm。对比可见光和近红外共聚焦内窥镜对组织成像结果,验证了近红外共聚焦内窥镜具有更高的对比度。通过对大鼠食管成像,验证了近红外共聚焦内窥镜深层组织成像的优势,成像深度为300μm。
林坤[5](2018)在《提高共焦拉曼光谱检测系统分辨力研究》文中研究表明共焦显微成像技术具有高分辨力,高精度以及层析成像能力受到学者的关注和研究,结合拉曼光谱技术的无损伤、信息丰富、无需样品制备等优点发展成为激光共焦拉曼光谱系统。因此激光共焦拉曼光谱技术在生命科学、化学分析、材料科学、医学检测等领域具有广泛的应用价值。论文主要结合共焦显微技术和拉曼光谱技术设计了一种激光共焦拉曼光谱系统,通过该系统同时可以获取被测样品显微形貌信息、三维图谱成像和拉曼光谱信息,同时研究了提高共焦拉曼光谱成像分辨力的方法。本论文首先介绍了激光共焦拉曼光谱系统的发展历程和国内外研究现状,分析介绍了激光共焦拉曼光谱系统的检测原理。通过结合简单共焦显微技术和拉曼光谱技术,设计一种激光共焦拉曼光谱系统。其次,对激光共焦拉曼光谱系统结构的各个分系统及其参数进行分析讨论,分析介绍系统实验装置。同时对系统的光路进行ZEMAX仿真分析,分析了显微物镜聚焦和反射光路对系统的影响,以确定整体光路满足共焦针孔尺寸大小,分析系统具有较好的传输效率,为该结构检测系统的光路提供理论依据。再次,讨论了透镜焦点距离和波长的关系,提出一种通过调节聚焦透镜和共焦针孔的相对位置的方法来提高共焦拉曼光谱系统的分辨力。在不改变共焦针孔尺寸、保证分辨力的前提下,实现光谱的成份检测。同时理论分析了共焦针孔和透镜像差对系统的影响。最后根据理论分析和装置系统探究,设计LED光谱实验对提出方法进行可行性验证,对可能存在的问题进行分析总结。根据设计的共焦拉曼光谱系统进行搭建、改进、调试和分析,利用搭建完成的激光共焦拉曼光谱系统的实验装置对被测样品进行拉曼光谱信息采集和结果处理分析,对存在的问题和可能的原因进行分析总结,并提出需要改进的方法。
王媛媛[6](2018)在《用于黄斑病变细胞级成像的自适应光学共焦扫描系统研究》文中指出视网膜黄斑的细胞密度最高,对人眼视觉分辨力、色觉和注视能力起着决定性作用,一旦黄斑出现病变,病症直接表现在黄斑部位视细胞上,直接破坏视力,引起视觉障碍从而严重影响视觉功能,往往导致不可治愈的致盲。现有临床诊断技术能够发现黄斑病变的病灶特征,受限于检测设备的分辨率,往往只能对中晚期病变进行观察,其实对于该类疾病的治疗与干预已经错过了最佳时机。随着自适应光学技术被应用于人眼像差的实时探测与校正,成功获取了在体视网膜视细胞级别的高分辨率成像图像。目前,自适应光学高分辨率成像技术对视网膜疾病的早期诊断已经成为研究热点,本论文以疾病人眼的高分辨率成像需求出发,针对高精度像差测量与疾病人眼大像差校正的现实问题,开展用于疾病人眼视网膜高分辨率成像的自适应光学共焦扫描成像系统研究。本论文在实验室第一代自适应光学共焦扫描成像系统的基础上,针对大规模正常人眼和疾病人眼像差的统计特性,设计了高精度的哈特曼波前传感器,结合大行程、小型化Bimorph变形镜,研制出第二代高分辨率视网膜活体成像系统样机,并在医院开展了正常人眼和疾病人眼的高分辨率成像实验,对自适应光学核心部件、光机系统设计与研制、性能测试与标定、以及视网膜病变实验研究等多个方面进行了深入研究。1、描述了视网膜黄斑的结构与功能特性,黄斑疾病的产生将直接影响视力,往往会导致不可逆的致盲;对黄斑疾病的临床检查方法进行了详细调研,着重论述了现有诊断技术的局限;从对黄斑疾病早期诊断的现实需求出发,介绍了自适应光学成像技术在活体视网膜高分辨率成像方面的成功应用。2、介绍了人眼的基本结构和光学特性,重点对人眼像差进行了描述,论文采用基于哈特曼波前测量技术的人眼像差测量仪,对正常人群和眼科疾病患者进行大规模像差数据采集,并对像差数据进行统计分析,为后续高分辨率成像系统的自适应光学组件设计提供依据。3、介绍了自适应光学系统的基本组成和工作原理,确定了本系统的自适应光学组件构成;根据人眼像差统计特性,对哈特曼波前传感器性能需求进行了详细优化设计,并确定了哈特曼波前传感器的研制参数;结合实验室的波前校正器研制情况,选取大行程、小口径的Bimorph变形镜作为波前校正器,通过对常见眼科疾病像差的校正能力分析,确定了Bimorph变形镜的空间分辨率参数。4、对哈特曼波前传感器进行了详细的光机结构设计,接着采用反射式结构,对成像系统主光路进行Zemax建模与优化设计,通过像质评价与低阶像差校正能力分析,以及光学系统的公差分析,确定了成像系统的光学元件参数;最后利用机械建模软件完成对成像系统主体机械结构建模与设计,并对影响系统稳定的振动问题进行了有限元分析与初步探讨。5、采用球面波标定方法完成对哈特曼波前传感器的高精度标定,通过与干涉仪进行比对确认了哈特曼波前传感器的测量精度;分别对Bimorph变形镜的面形精度、行程量、影响函数以及动态响应特性展开了测试;在项目合作单位完成样机结构设计的基础上,搭建了一套自适应光学共焦扫描成像系统。6、对自适应光学共焦扫描成像系统的成像视场、横向分辨率、纵向分辨率以及像差校正能力进行了测试与标定;完成正常人眼的视网膜视细胞高分辨率成像实验,并对视网膜不同偏心度的视细胞密度进行定量分析;最后,招募常见的眼科疾病患者,完成对高度近视、遗传性视网膜变性、黄斑变性患者的视网膜视细胞高分辨率成像实验,发现不同程度的视网膜疾病患者,其视细胞形态、功能、数目密度均有区别。
黄敏[7](2018)在《基于ZEMAX的短脉冲激光光束整形系统设计》文中提出激光器发出的光束通常为圆形的高斯光束,优化设计的光束整形系统不仅可以根据输入光束的特性改变其光强分布为均匀的平顶分布,同时也可以将光斑形状整形为线型。本文详细研究基于非球面透镜组和一种折射式光束整形系统的仿真设计及后者的实验验证。具体内容如下:1.运用光学设计软件的编程语言编写程序设计了由两个正交放置的平凸非球面柱透镜组成的高斯光束整形系统,仿真得到了能量均匀度为95.8%且尺寸大约为27mm×0.4mm的线型光斑。同时分析了入射光斑束腰尺寸变化范围在±0.25mm时对输出线型光斑能量均匀度的影响。2.通过ZEMAX设计了一套折射式光束整形系统及用于将整形系统所得线斑尺寸缩小5倍的成像系统。光束整形系统由一片扇形角为10°且入射光斑直径为3mm的鲍威尔棱镜及两片正交放置的不等焦距的球面平凸柱面镜组成,经过整形系统后所得线型光斑的理论计算尺寸为10.5mm×72μm。成像系统由两片焦距为f250mm的镜片外加一片焦距为f30mm的镜片组成,经过成像系统后的线型光斑尺寸的理论值为2.1mm×14.4μm。3.在光学平台上搭建了折射式光束整形系统及成像系统,通过激光光斑分析仪及相关微加工实验验证了所设计整形系统的可行性。
彭仕昭[8](2017)在《便携式OCT手持探头的设计与研发》文中研究表明光学相干层析成像技术(OCT)是近年来迅速发展的一种新型光学成像技术,广泛的应用于眼科、口腔、皮肤、肠胃以及心血管等医学诊断领域。本文基于FD-OCT系统,结合其高分辨率、扫描速度快、实时性、无创等性能优势,同时为了满足血管缝合类手术实时成像的需求以及突破传统手持探头只能进行单向扫描而引起的成像深度范围有限的瓶颈,本文提出了一种基于1.3微米中心波长低相干源、新型三向协同扫描手持探头进行血管实时成像。该手持探头的研发对于显微外科医生在进行血管病灶检测和血管健康状态评估时具有重要的意义。结合FD-OCT成像原理,本文主要从光学设计、机械设计、驱动控制、图像处理几个部分对手持探头进行研究,具体的包含以下四部分内容:1、结合FD-OCT系统的成像原理,研究和对比了不同的样品臂扫描装置结构,针对显微血管成像的应用提出一种基于MEMS驱动的三向协同扫描的光路结构,具有3*3mm的扫描成像范围,并使用ZEMAX对光学系统进行了像质评价和公差分析,确立了方案的可行性。2、采用Solid Works软件设计出符合人体工程学的OCT手持探头机械结构,并完善了手持探头的微调功能,实现了对光学元件的紧密封装和各零部件的合理装配。同时设计了与手持探头使用配套的微型载物台,能适配于3mm以内的血管模型并具有防止操作抖动的功能。3、加工出OCT手持探头,并完成FD-OCT系统平台搭建和实验设备的调试,通过设计手持探头的MEMS驱动模块,分析并模拟了扫描轨迹,最终通过数字采集卡的控制程序实现了计算机系统图像采集和MEMS横向扫描的同步工作。4、对模拟的血管组织进行扫描成像,针对图像中的散斑噪声和畸变设计相应的去噪算法和自适应畸变矫正算法,采用手动配准和加权平均融合算法对血管图像进行拼接,并设计出一款综合上述图像处理功能模块的软件,通过实验取得较好的效果。
潘雪涛[9](2017)在《飞秒激光微加工质量优化的若干问题研究》文中提出飞秒激光是一种超短脉冲激光,可以在单脉冲能量很低的条件下获得GW甚至TW量级的瞬时功率,这使得飞秒激光与物质作用时表现出显着的非线性现象。近年来,运用双光子诱发光敏材料发生光聚合反应实现三维微加工已经成为微纳加工领域的研究热点,并逐渐发展成为一种集超快激光技术、光化学材料技术、显微技术、超高精度定位技术、CAD/CAM技术于一体的新型微纳米加工技术。飞秒激光双光子微加工一般采用直写方式,按照预定轨迹在聚合物材料内部逐点扫描。对于给定的加工系统和被加工材料,空气和被加工材料折射率不同产生的像差、加工点光斑的椭球形分布、扫描步距的大小等因素是影响加工精度和表面质量的重要因素。本文在像差补偿、光斑三维整形技术以及扫描步距的优化方法等方面开展了一些探索性的工作,主要内容如下:1.对飞秒激光微加工实验系统的曝光控制系统进行了机械和电气改造,扩展了三维扫描平台的运动范围,实现了加工对象的多样化和多轴联动下的空间三维连续扫描。2.根据飞秒激光微加工机理,结合光在不同介质中的传播理论,分析了由于空气和被加工材料折射率的不同对加工点光斑的光强分布产生的影响,并进行了数值模拟。利用波前像差函数推导出了由于折射率不同引起的像差表达式,得出了随着加工深度、物镜数值孔径、加工介质折射率的增大,像差也随之增大的结论。在此基础上,建立了基于反向泽尔尼克多项式的像差补偿模型,以飞秒脉冲激光在光致变色材料上进行点加工为例对该补偿模型进行了数值模拟。仿真结果表明建立的补偿模型能有效校正像差。初级像差补偿后,加工点荧光信号强度衰减现象得到显着改善,加工深度可接近600μm;二级像差补偿后,信号强度基本不随加工深度的改变而改变。提出了基于开普勒望远镜系统的像差补偿方法并进行了实验验证,分析了补偿效果。3.基于菲涅耳衍射理论,结合飞秒激光微加工焦点光斑横向和轴向的归一化光强分布函数,对加工点光斑形状进行了数值模拟。在分别对光斑轴向和横向整形技术的理论分析和数值模拟的基础上,得到了基于光通滤波器的光斑三维整形效果的表征参数,运用全局优化算法与遗传算法对光束整形元件(相位板)的关键参数进行了优化设计。根据优化设计和数值模拟的结果制作了四环复透过率相位板并进行了验证实验。实验结果表明,加入相位板对激光束进行三维整形后,加工点横向和轴向尺寸明显变小,光斑压缩比例与理论计算结果基本吻合。介绍了通过狭缝光阑、增加柱透镜组和增加预聚焦透镜等三种改善加工点光斑非对称性形状的光束整形技术,对其工作原理及实现方法进行了详细的分析。4.基于光强分布函数和自由基浓度理论,建立了飞秒激光微加工固化单元覆盖率的数学模型,分析了覆盖率大小对微器件表面质量和加工效率所造成的影响。运用曝光等效性原理,得到了微器件表面质量特征参数与扫描步距之间的表达式,并进行了数值模拟和实验。结果表明当扫描步距远小于固化单元尺寸时,其对线条表面质量的影响较小,而当扫描步距逐渐增大,线条表面的平滑性迅速降低,表面质量急剧变差。针对具有不同斜率的立体器件加工,提出了连续可变间距的三维扫描方法,推导出了不同斜率处扫描步距的计算表达式。以球形结构的加工为例进行了对比实验。结果表明,相对于固定步距扫描法,采用连续变步距扫描法进行微加工,能够有效地改善微器件的表面质量。
叶井飞[10](2016)在《光学自由曲面的表征方法与技术研究》文中认为随着现代光学精密制造和检测技术的发展与提高,自由曲面光学元件的加工和使用逐步成为现实。光学自由曲面具有非旋转对称性,以其丰富的自由度和较强的像差校正能力,使光学系统向着小型化、轻量型、大视场、小F数和高性能等高要求方向发展。自由曲面光学在现代智能家居、先进工业制造、绿色能源和航空航天等领域,有着重要的作用和价值。光学自由曲面的表征方法与技术是自由曲面光学领域中基础且关键的研究内容,其表征方法与技术的提高能够进一步促进自由曲面光学的发展。近十年来,对光学自由曲面的表征方法与技术的研究已经成为热点,其中某些关键问题亟需解决。本文围绕光学自由曲面的表征方法与技术展开深入研究。从正交和非正交函数两个方面,总结了现有多类可用于表征光学自由曲面的函数,分析了各自的优点和局限性。正交多项式如泽尼克圆域正交多项式等,以其优良的数学特性,在自由曲面表征、波前分析和系统像差评价等方面具有广泛的应用;非正交函数如XY多项式等,以其较强的像差校正能力,常用于设计离轴非对称自由曲面光学系统。针对解析型正交函数在实际应用场合(如实际检测或光线追迹等方面得到的是离散数据点)会失去其正交特性,以及现有正交多项式具有一定的孔径选择性等问题,本文提出了适用面广、表征精度高的数值化正交多项式表征光学自由曲面的方法,克服了当前解析型正交函数表征光学自由曲面存在的不足。通过数值分析和实验研究,将数值化正交多项式与正方形域正交多项式(如二维切比雪夫多项式、二维勒让德多项式、泽尼克正方形域正交多项式)在表征正方形域自由曲面的效果等方面,做了详细地对比分析。结果表明,数值化正交多项式表征光学自由曲面具有明显优势。同时,对数值化正交多项式用于动态孔径变化的自由曲面或波前实时表征进行了研究。针对局部大梯度自由曲面的高精度表征问题,本文提出了基于泽尼克多项式和径向基函数相结合的光学自由曲面表征方法。该方法采用"化整为零,合零为整"的表征策略,其表征精度达到纳米量级,能够高精度地反映复杂自由曲面的局部特性,克服了全孔径单次表征法的局限性。详细分析了相邻子孔径间距和子孔径半径大小两个重要参数,对局部大梯度自由曲面表征误差的影响。结果表明,子孔径半径大小对表征精度的影响程度更大,需在合理确定相邻子孔径间距的基础上,通过优选子孔径半径大小,以满足实际检测中局部大梯度自由曲面的表征精度要求。针对由梯度离散数据点反演自由曲面或波前,现有区域法或模式化法存在的局限性,本文提出了一种非迭代的二次数值化正交变换法。通过推导得到了数值化正交梯度多项式,用于直接表征测得的梯度数据。根据梯度与矢高之间的关系,反演出自由曲面或波前。该方法适用于任意孔径形状或动态孔径变化的基于梯度测试的光学自由曲面表征。结果表明,二次数值化正交变换法由离散梯度数据点反演自由曲面时,因数值化正交梯度多项式具有正交特性,对圆形孔径、正方形孔径、长方形孔径、六边形孔径和环形孔径等规则孔径区域都有很高的表征精度;对存在无效梯度数据点的不规则孔径区域或动态孔径区域,其反演精度仍然很高;对基于梯度测试的局部大梯度复杂自由曲面,该方法也具有较好的反演效果。在自适应光学或眼视光学等领域具有重要的应用价值和前景。
二、多光束扫描成像系统的像差分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、多光束扫描成像系统的像差分析(论文提纲范文)
(1)基于人工微纳结构的平板衍射透镜(论文提纲范文)
0 引 言 |
1 理论分析 |
1.1 衍射理论 |
1.2 平板衍射透镜设计 |
1.3 平板衍射透镜特性 |
2 平板衍射透镜 |
2.1 菲涅耳波带片型透镜 |
2.2 光子筛型透镜 |
2.3 超构表面型透镜 |
3 平板衍射透镜像差分析 |
3.1 离轴像差 |
3.2 色 差 |
4 平板衍射透镜应用 |
4.1 成 像 |
4.1.1 扫描成像 |
4.1.2 直接宽视场成像 |
4.2 光 刻 |
4.3 光电子能谱仪 |
5 结语与展望 |
(3)基于本征模叠加相关滤光原理的光纤激光模式分解技术(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 相关领域的国内外研究现状 |
1.2.1 激光光束质量评价 |
1.2.2 激光模式分解技术 |
1.2.3 相关滤波器的发展 |
1.3 论文结构安排 |
第二章 光纤内激光模式分析 |
2.1 光纤内模式分析 |
2.1.1 无源光纤内模式分析 |
2.1.2 有源光纤内模式分析 |
2.2 光束衍射传输 |
2.2.1 衍射传输理论 |
2.2.2 柯林斯公式 |
2.3 像面抽样单元尺寸可变算法 |
2.3.1 两步菲涅耳传输 |
2.3.2 双步ABCD算法 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于相关滤波器的模式分解 |
3.1 基于相关滤波原理的模式分解技术 |
3.2 相关滤波器的实现方法 |
3.2.1 计算机全息片 |
3.2.2 液晶空间光调制器 |
3.3 误差分析及优化 |
3.3.1 离焦因素 |
3.3.2 焦移因素 |
3.3.3 焦移误差优化 |
3.4 本章小结 |
第四章 模式分解的仿真分析 |
4.1 模式分解仿真结果 |
4.2 离焦仿真分析 |
4.2.1 数值积分 |
4.2.2 基于双步ABCD算法 |
4.3 焦移仿真分析 |
4.3.1 LP模焦移误差 |
4.3.2 HG模焦移误差 |
4.4 计算机全息图编码及波前重现 |
4.4.1 李威汉编码 |
4.4.2 罗曼III型编码 |
4.5 液晶位相调制器的仿真分析 |
4.5.1 相息图及波前重现 |
4.5.2 远场光强数据处理 |
4.6 本章小结 |
第五章 模式分解实验研究 |
5.1 实验关键器件介绍 |
5.1.1 激光器和光纤性能参数 |
5.1.2 液晶位相调制器 |
5.1.3 CCD相机的性能参数 |
5.2 搭建实验 |
5.2.1 少模光纤光场 |
5.2.2 模式分解光场 |
5.2.3 空间载频分量实验分析 |
5.2.4 离焦实验分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)医用近红外共聚焦内窥镜研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 共聚焦显微成像 |
1.2 共聚焦内窥成像 |
1.3 近红外共聚焦内窥成像现状 |
1.4 本文研究内容 |
2 光纤式近红外共聚焦成像光路系统 |
2.1 引言 |
2.2 光学设计思路 |
2.3 扩束模块 |
2.4 中继模块 |
2.5 光纤探头 |
2.6 小结 |
3 近红外激光扫描成像控制系统 |
3.1 引言 |
3.2 主控板与电源模块 |
3.3 激光器控制模块 |
3.4 振镜扫描模块 |
3.5 信号处理模块 |
3.6 小结 |
4 系统性能测试 |
4.1 引言 |
4.2 系统主要参数测试 |
4.3 动物组织成像 |
4.4 小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读学位期间发表的学术论文及专利目录 |
(5)提高共焦拉曼光谱检测系统分辨力研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 共焦拉曼光谱系统原理 |
2.1 拉曼散射效应 |
2.1.1 拉曼散射的经典解释 |
2.1.2 拉曼散射的量子解释 |
2.2 拉曼光谱仪结构原理 |
2.2.1 色散型激光拉曼光谱仪 |
2.2.2 傅里叶变换拉曼光谱仪 |
2.3 激光共焦显微分析技术 |
2.3.1 真共焦显微技术 |
2.3.2 简单共焦显微技术 |
2.4 共焦扫描方式 |
2.4.1 并行扫描方式 |
2.4.2 光束偏转扫描方式 |
2.4.3 机械扫描方式 |
2.5 本文共焦拉曼光谱检测方法 |
2.6 本章小结 |
第三章 共焦拉曼光谱系统设计 |
3.1 共焦拉曼光谱系统方案研究 |
3.1.1 共焦拉曼光路实现 |
3.1.2 激光波长 |
3.1.3 扫描方式 |
3.1.4 共焦针孔光斑 |
3.1.5 系统结构总体设计方案 |
3.2 系统ZEMAX仿真分析 |
3.2.1 ZEMAX简介 |
3.2.2 系统的光路组成 |
3.2.3 显微物镜分析 |
3.2.4 共焦拉曼反射光路分析 |
3.3 共焦拉曼光谱系统总体构建 |
3.4 本章小结 |
第四章 共焦拉曼光谱空间分辨力分析 |
4.1 系统分辨力提高方法 |
4.1.1 光纤耦合法 |
4.1.2 时间门控法 |
4.1.3 超分辨力图像复原法 |
4.2 焦点距离调节方法分析 |
4.2.1 共焦针孔对系统影响分析 |
4.2.2 透镜焦距与波长的关系 |
4.2.3 透镜的像差分析 |
4.2.4 拉曼散射光的焦距与针孔分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 共焦拉曼光谱系统测试实验 |
5.1 白光LED光谱检测实验 |
5.1.1 LED光谱检测实验装置 |
5.1.2 实验结果与分析 |
5.2 共焦拉曼光谱系统实验 |
5.2.1 共焦拉曼光谱实验装置 |
5.2.2 实验结果与分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 后续工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间的研究成果 |
致谢 |
(6)用于黄斑病变细胞级成像的自适应光学共焦扫描系统研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
第1章 绪论 |
1.1 视网膜黄斑成像的意义 |
1.2 黄斑疾病的严重影响 |
1.3 黄斑疾病临床诊断现状 |
1.4 高分辨率成像技术在黄斑疾病诊断中的发展 |
1.5 论文结构 |
第2章 疾病人眼的像差特性研究 |
2.1 人眼像差表达 |
2.1.1 人眼像差定义 |
2.1.2 人眼像差描述 |
2.2 人眼像差数据收集 |
2.2.1 人眼像差测量仪技术 |
2.2.2 基于哈特曼波前传感器的人眼像差测量仪 |
2.2.3 像差测量精度 |
2.2.4 像差测量重复性精度 |
2.3 正常人眼像差 |
2.4 疾病人眼像差 |
2.5 两类人眼像差比较 |
2.6 本章小结 |
第3章 用于疾病人眼像差校正的自适应光学组件优化设计 |
3.1 自适应光学组件结构 |
3.2 哈特曼波前传感器性能需求分析 |
3.2.1 哈特曼波前传感器工作原理 |
3.2.2 哈特曼波前传感器测量精度需求 |
3.2.3 哈特曼波前传感器动态范围需求 |
3.2.4 哈特曼波前传感器优化设计 |
3.3 波前校正器性能需求分析 |
3.3.1 波前校正器选型 |
3.3.2 波前校正器动态范围需求 |
3.3.3 波前校正器空间分辨率需求 |
3.4 本章小结 |
第4章 自适应光学共焦扫描成像系统设计 |
4.1 系统结构与组件 |
4.1.1 自适应光学组件 |
4.1.2 共焦扫描成像组件 |
4.2 哈特曼波前传感器结构设计 |
4.2.1 缩束光管光学设计 |
4.2.2 哈特曼波前传感器光机结构设计 |
4.3 共焦扫描成像组件设计 |
4.3.1 光学设计需求分析 |
4.3.2 光学系统优化设计 |
4.3.3 设计结果与像质评价 |
4.3.4 低阶像差校正能力分析 |
4.3.5 公差分析 |
4.4 整体系统结构设计 |
4.4.1 光机结构设计 |
4.4.2 光机结构有限元分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 自适应光学共焦扫描成像系统研制 |
5.1 哈特曼波前传感器研制 |
5.1.1 哈特曼波前传感器球面波标定方法 |
5.1.2 哈特曼波前传感器球面波标定实验 |
5.1.3 哈特曼波前传感器性能测试实验 |
5.2 Bimorph变形镜性能测试 |
5.2.1 面行精度测试 |
5.2.2 行程测试 |
5.2.3 影响函数测试 |
5.2.4 响应频率测试 |
5.3 成像系统搭建 |
第6章 自适应光学共焦扫描成像系统实验研究 |
6.1 系统测试与标定 |
6.1.1 模拟人眼 |
6.1.2 成像视场标定 |
6.1.3 横向分辨率测试 |
6.1.4 纵向分辨率测试 |
6.1.5 像差校正能力测试 |
6.2 正常人眼成像试验 |
6.2.1 自适应光学像差校正效果 |
6.2.2 细胞级成像 |
6.2.3 细胞密度测量 |
6.3 疾病人眼成像试验 |
6.3.1 高度近视人眼高分辨成像 |
6.3.2 遗传性视网膜变性人眼高分辨成像 |
6.3.3 黄斑变性人眼高分辨率成像 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 论文工作总结 |
7.2 本论文的主要创新点 |
7.3 本论文的研究意义 |
7.4 本论文的不足以及后续工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)基于ZEMAX的短脉冲激光光束整形系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 光束整形技术研究的国内外研究现状 |
1.2.1 国内研究现状 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.3 高斯光束整形的主要研究方法 |
1.3.1 衍射光学元件 |
1.3.2 双折射透镜组 |
1.3.3 非球面透镜组 |
1.3.4 液晶空间光调制器 |
1.3.5 微透镜阵列 |
1.4 平顶光束理论模型 |
1.4.1 平顶洛伦兹光束 |
1.4.2 费米-狄拉克光束 |
1.4.3 平顶高斯光束 |
1.4.4 超高斯光束 |
1.5 研究目的及意义 |
1.6 本文主要内容 |
第2章 非球面柱透镜组整形系统设计 |
2.1 柱面镜整形原理 |
2.2 非球面柱面镜面型参数数值计算 |
2.3 整形系统设计 |
2.3.1 高斯光束理论模型 |
2.3.2 整形系统的初始结构 |
2.3.3 软件自动优化设计 |
2.3.4 束腰半径对能量均匀度的影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 折射式光束整形系统的设计 |
3.1 鲍威尔棱镜整形原理 |
3.2 整形系统光源建模 |
3.3 整形系统结构设计 |
3.4 成像系统结构设计 |
3.5 本章小结 |
第4章 实验研究 |
4.1 整形系统实验 |
4.2 成像系统实验 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 工作总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 整形系统设计所用宏语言源程序 |
附录 攻读硕士学位期间取得的成果 |
(8)便携式OCT手持探头的设计与研发(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 光学相干层析成像技术的发展回顾 |
1.1.1 光学相干层析成像技术与其他医学成像方法的比较 |
1.1.2 光学相干层析成像技术的国内外研究现状 |
1.2 光学相干层析成像技术在医学领域的应用 |
1.3 本课题研究背景及意义 |
1.3.1 显微血管吻合手术背景介绍 |
1.3.2 便携式OCT手持探头的研究意义 |
1.4 论文总体结构安排和小结 |
第2章 频域OCT系统的原理及扫描成像装置 |
2.1 OCT成像技术理论基础 |
2.2 频域OCT成像技术的基本原理 |
2.3 频域OCT成像系统的关键参数 |
2.3.1 频域OCT系统的横向分辨率 |
2.3.2 频域OCT系统的纵向分辨率 |
2.3.3 频域OCT系统的成像深度 |
2.3.4 频域OCT成像系统的动态范围 |
2.3.5 频域OCT成像系统的灵敏度 |
2.4 基于驱动方式的频域OCT扫描成像方法研究 |
2.4.1 光纤谐振扫描 |
2.4.2 微马达扫描 |
2.4.3 微机电系统扫描 |
2.5 本章小结 |
第3章 频域OCT手持探头的光机设计与研制 |
3.1 频域OCT手持探头的光学设计 |
3.1.1 OCT探头光路设计要求及方案 |
3.1.2 OCT探头光路像差分析 |
3.1.3 OCT探头光路公差分析 |
3.1.4 OCT探头扫描轨迹模拟与3D光路结构仿真 |
3.2 频域OCT手持探头的机械设计 |
3.2.1 OCT探头机械结构设计要求 |
3.2.2 OCT探头机械结构设计 |
3.2.3 OCT探头的装配分析 |
3.3 OCT手持探头系统参数说明与研制实物 |
3.4 本章小结 |
第4章 频域OCT成像系统的构建与驱动控制 |
4.1 频域OCT成像系统的核心设备 |
4.1.1 SLD光源 |
4.1.2 光谱仪 |
4.2 频域OCT手持探头与成像系统的驱动控制 |
4.2.1 频域OCT系统的控制框架 |
4.2.2 MEMS的参数分析及控制方案 |
4.2.3 基于MEMS的探头驱动信号模拟与仿真 |
4.3 本章小结 |
第5章 频域OCT手持探头的图像采集与处理 |
5.1 频域OCT手持探头的图像采集 |
5.2 OCT手持探头的图像处理与结果分析 |
5.2.1 OCT血管图像的去噪 |
5.2.2 OCT血管图像的畸变矫正 |
5.2.3 OCT血管图像的配准与融合 |
5.3 OCT手持探头图像处理交互界面的设计与仿真 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
(9)飞秒激光微加工质量优化的若干问题研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题研究的目的和意义 |
1.3 国内外研究概况 |
1.3.1 微加工技术概述 |
1.3.2 飞秒激光技术的发展 |
1.3.3 飞秒激光微加工特点及应用 |
1.3.4 飞秒激光双光子微加工研究概况 |
1.4 论文的主要研究内容 |
第二章 飞秒激光双光子微加工机理及系统 |
2.1 引言 |
2.2 飞秒激光与物质的相互作用 |
2.3 双光子吸收原理 |
2.3.1 双光子吸收过程 |
2.3.2 双光子吸收的理论模型 |
2.4 飞秒激光双光子聚合加工原理及特点 |
2.4.1 飞秒激光双光子微加工原理 |
2.4.2 飞秒激光双光子微加工的特点 |
2.4.3 飞秒激光双光子聚合材料 |
2.5 飞秒激光微加工系统 |
2.5.1 实验系统的组成 |
2.5.2 扫描方式 |
2.5.3 曝光方式 |
2.5.4 影响飞秒激光微加工质量的因素分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 折射率不同对微加工的影响及其补偿方法 |
3.1 引言 |
3.2 光在不同介质中传播的理论分析 |
3.3 加工点光斑强度的数值模拟 |
3.4 像差计算及分析 |
3.5 像差补偿理论及实验 |
3.5.1 离焦点扩散函数 |
3.5.2 球差补偿模型 |
3.5.3 球差补偿数值模拟 |
3.5.4 球差补偿方法 |
3.5.5 球差补偿实验 |
3.6 本章小结 |
第四章 飞秒激光微加工焦点光斑的三维整形 |
4.1 引言 |
4.2 加工点光斑模型 |
4.3 飞秒激光微加工光斑的轴向整形 |
4.3.1 轴向整形机理 |
4.3.2 轴向整形相位板的参数优化与数值模拟 |
4.4 飞秒激光微加工光斑的横向整形 |
4.4.1 横向整形机理 |
4.4.2 横向整形相位板的参数优化与数值模拟 |
4.5 飞秒激光微加工光斑的三维整形 |
4.5.1 三维整形相位板的参数优化与数值模拟 |
4.5.2 光斑三维整形实验 |
4.6 改善加工点光斑对称性的光束整形方法 |
4.6.1 通过增加柱透镜组对光束进行整形 |
4.6.2 通过增加预聚焦透镜对光束进行整形 |
4.6.3 通过引入狭缝光阑对光束进行整形 |
4.7 本章小结 |
第五章 扫描步距对微加工质量的影响及优化方法 |
5.1 引言 |
5.2 固化单元覆盖率的数学模型 |
5.2.1 固化单元的光强分布 |
5.2.2 覆盖率的数学模型 |
5.2.3 覆盖率对加工质量与加工效率的影响 |
5.3 扫描步距与微器件表面质量特征参数之间的定量关系 |
5.3.1 理论分析 |
5.3.2 数值模拟 |
5.3.3 实验验证 |
5.4 连续变步距扫描加工方法 |
5.4.1 工作原理 |
5.4.2 实验验证 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
作者在攻读博士学位期间所作的项目 |
致谢 |
(10)光学自由曲面的表征方法与技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩写列表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 若干自由曲面成像光学系统中自由曲面的表征函数和相关技术 |
1.2.2 不同孔径形状解析正交多项式 |
1.2.3 由离散数据点获得光学自由曲面的表征技术 |
1.2.4 研究现状总结与存在的问题 |
1.3 课题来源和主要研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 主要研究内容 |
2 光学自由曲面的若干数学表征函数 |
2.1 正交多项式 |
2.1.1 正交多项式的定义及其特性 |
2.1.2 两种典型的圆域正交多项式 |
2.1.3 格林姆-施密特正交化法获得非圆域正交多项式 |
2.1.4 两种雅可比型方形域正交多项式 |
2.2 其他表征方法 |
2.2.1 XY型多项式 |
2.2.2 样条曲面 |
2.2.3 径向基函数 |
2.3 数值化正交多项式 |
2.4 本章小结 |
3 数值化正交多项式表征光学自由曲面 |
3.1 模式化法 |
3.2 规则孔径形状自由曲面或波前表征的对比分析 |
3.3 不同方形域正交多项式表征方形孔径光学自由曲面的对比分析 |
3.3.1 表征效果的对比 |
3.3.2 耦合相关矩阵的对比 |
3.3.3 数据点采样大小影响的对比 |
3.3.4 含无效数据点影响的对比 |
3.3.5 随机噪声影响的对比 |
3.4 用于表征动态孔径变化的光学自由曲面或波前 |
3.5 实验验证和结果分析 |
3.5.1 圆形孔径球面反射镜 |
3.5.2 矩形元件 |
3.5.3 多边形元件 |
3.5.4 不规则孔径形状的碳化硅反射镜 |
3.6 本章小结 |
4 局部大梯度变化自由曲面的表征方法 |
4.1 圆形全孔径中子孔径的有效近似分解方法 |
4.2 基于泽尼克多项式和径向基函数的自由曲面表征法(LZR法) |
4.2.1 霍尔格温德兰德PU法 |
4.2.2 LZR法 |
4.3 重叠平均法(LZM法) |
4.4 LZR法和LZM法数值实验的对比分析 |
4.4.1 测试对象 |
4.4.2 相同条件下LZR法和LZM法表征结果的对比分析 |
4.4.3 不同相邻子孔径圆心间距的影响 |
4.4.4 不同子孔径半径大小的影响 |
4.4.5 相邻子孔径圆心间距与子孔径半径大小之间的权衡关系 |
4.5 引入数值化正交多项式(LNR法和LNM法) |
4.6 本章小结 |
5 基于梯度测试的光学自由曲面表征技术 |
5.1 二次数值化正交变换法获得数值化正交梯度多项式 |
5.2 由测得的梯度数据反演自由曲面或波前 |
5.3 数值实验分析 |
5.3.1 针对规则孔径形状内自由曲面梯度数据的表征 |
5.3.2 针对任意孔径形状内且含无效梯度数据点的自由曲面梯度数据的表征 |
5.3.3 针对动态孔径变化内自由曲面梯度数据的表征 |
5.4 随机噪声误差的影响 |
5.5 孔径采样点大小的影响 |
5.6 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本文内容总结 |
6.2 本文主要创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 |
附录2 |
四、多光束扫描成像系统的像差分析(论文参考文献)
- [1]基于人工微纳结构的平板衍射透镜[J]. 何俊,黄坤,庄继成. 人工晶体学报, 2021(07)
- [2]基于多重信号分类算法的超分辨显微成像技术研究[D]. 肖彩妮. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]基于本征模叠加相关滤光原理的光纤激光模式分解技术[D]. 张玉莹. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(03)
- [4]医用近红外共聚焦内窥镜研究[D]. 许瑞. 华中科技大学, 2019(03)
- [5]提高共焦拉曼光谱检测系统分辨力研究[D]. 林坤. 厦门大学, 2018(07)
- [6]用于黄斑病变细胞级成像的自适应光学共焦扫描系统研究[D]. 王媛媛. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2018(01)
- [7]基于ZEMAX的短脉冲激光光束整形系统设计[D]. 黄敏. 湖北工业大学, 2018(01)
- [8]便携式OCT手持探头的设计与研发[D]. 彭仕昭. 北京理工大学, 2017(07)
- [9]飞秒激光微加工质量优化的若干问题研究[D]. 潘雪涛. 上海大学, 2017(02)
- [10]光学自由曲面的表征方法与技术研究[D]. 叶井飞. 南京理工大学, 2016(06)