NR-PC平板透镜组对微小目标的扫描探测成像的研究
光子晶体(Photonic Crystal，简称:PC)这一概念自提出以来，由于它对光波具有独特的调制作用，受到科学界的广泛关注。光子晶体的带隙结构是其最主要的特征，亦是其能实现对光波调制的主要原理。虽然构成光子晶体结构的材料的折射率是正值，但通过选取合适的几何关系，以及周期性的排列适当的介电常数，可以实现等效的负折射效应，形成等效负折射光子晶体（Negative Refractive-Photonic Crystal，简称:NR-PC）。用其制成的平板透镜可以实现聚焦成像，同时其能够传播普通透镜不能传播的消逝波，从而能够突破衍射极限，大大提高透镜的成像分辨率。 本文主要研究了二维三角光子晶体平板透镜组对微小目标的扫描探测成像，将光子晶体平板透镜由单板扩展到双平板、三平板透镜组，并在其中引入了点缺陷、金属掺杂。主要内容有: 简述了光子晶体理论研究的两种主要方法:平面波法和时域有限差分法。对负折射现象和光子晶体的特性进行分析说明。 运用几何光学的Snell扩展原理分析了二维三角NR-PC平板透镜组的聚焦成像特点以及实现聚焦需满足的条件。由单个平板透镜的聚焦成像特性的研究，扩展到了NR-PC平板透镜组（双板、三板，甚至多板），得出了NR-PC平板透镜组实现聚焦的充分条件。 研究了单个NR-PC平板透镜探测系统中点缺陷和金属银掺杂对分辨率的影响。发现在单个平板透镜系统中，适当地引入点缺陷时，扫描分辨率会明显提高;同时，适当地掺入金属银也会对系统的分辨率有明显的提高。 由于单个的平板透镜受到成像条件及平板宽度的限制，我们引入了平板透镜组，并研究了两个平板组成的透镜组对目标的探测情况。发现和单个平板的透镜相比，等效负折射双平板透镜组的使用能显著提高系统的成像性能。并且在NR-PC双平板透镜组中，两个平板是相互独立的，可以灵活调整它们之间的距离，可以进一步提高系统的分辨率。进一步研究表明，在双平板透镜组中引入点缺陷，适当地组合、灵活地调节双板之间的距离同样可以提高其透镜系统的分辨率。最后我们在双平板透镜中掺入金属银，适当地掺杂、组合也能提高NR-PC双平板透镜系统的分辨率。 将NR-PC透镜组由双平板扩展到三平板。并在NR-PC三平板中掺入金属银，通过仿真模拟发现，在三板中适当地掺入金属银缺陷能够明显提高系统的扫描分辨率，并且与双板、单板的掺银结构相比有进一步的提高。 本文主要是采用动态扫描（保持光源、探测器同步移动）方案研究了等效负折射光子晶体透镜组的成像分辨率特性。在微小目标（微米级）的探测成像方面具有十分重要的研究意义。
光子晶体;平板透镜组;成像分辨率;Snell扩展原理
江苏大学
硕士
物理电子学
花世群
2014
中文
O734
57
2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）