平面非等周期双光栅系统对物体的消色散成像研究

本项目以平面非等周期光栅系统对物体的消色散成像效应为研究对象，采用实验观测和理论分析相结合的研究方法，探究平面非等周期光栅系统对复色光照明下的物体的消色散成像特点、消色散成像规律和消色散成像的物像关系，探明其消色散成像效应的机理，揭示由平面等周期光栅、平面非等周期光栅的不同组合形成的双光栅系统的消色散成像规律。通过分析单平面非等周期光栅的衍射特点、各种组合的双平面非等周期光栅系统的消色散成像特点和规律，建立关于平面非等周期光栅系统对复色光照明下的物体的消色散成像效应的一般成像模型。本项目将为衍射光学提供新的衍射成像概念和衍射成像内容，为平面光栅作为一般物体的成像元件提供实验和理论依据，为平面光栅在成像领域、光谱测量和分析领域、光学信息处理等领域的新应用奠定基础。

双光栅对物体的消色散成像是指物光波经过一光栅的色散后再经过另一光栅的汇合光谱作用而形成物体的消色散像，即色散-汇合光谱成像，当双光栅都为等周期光栅时，所成的像只有虚像。本项目研究的双光栅系统至少有一光栅为非等周期光栅，这样组成的双光栅成像系统不仅可以形成虚像还能成实像，具有透镜成像功能。本项目是对这种新型的无透镜成像系统的成像研究，主要研究这些系统对物体的消色散成像的相关问题，取得了如下成果：.明确了非等周期双光栅系统的衍射成像概念：系统具有光栅的衍射性质、透镜成像性质， 两光栅对物光波的恰当衍射可使物光谱汇合，形成无横向色散的汇合像，像距与所成图像的虚实性质由系统焦距与物距决定；给出了非等周期双光栅系统对物体形成消色散像满足的条件：要实现色散-汇合光谱成像，物光波经过第1片光栅后的色散程度要与第2片光栅的光谱汇合程度相吻合，这使得系统成像时，不仅与两光栅的中心空间频率、放置方位及衍射光的级数有关，还与非等周期光栅空间频率的变化率有关，给出了各参量满足的相关方程。给出了不同情况下所成图像的特点：实像或虚像、放大或缩小像。.本项目将为衍射光学提供新的衍射成像概念和衍射成像内容，为平面光栅作为一般物体的成像元件提供实验和理论依据，为平面光栅在成像领域、光谱测量和分析领域、光学信息处理等领域的新应用奠定基础。