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第一篇 远场阿达玛变换光学成像 3

第1章 绪论 3

1.1问题及其目的和意义 3

1.2多通道成像光谱技术与仪器概述 4

1.2.1多通道成像光谱技术 4

1.2.2多通道光谱仪器 5

1.3阿达玛变换光谱技术和仪器的发展与研究现状 8

1.3.1阿达玛变换光谱技术的形成 8

1.3.2阿达玛变换光谱技术与仪器的发展 10

1.3.3国内外研究现状 10

1.4本篇的主要内容 13

第2章 阿达玛变换成像光谱技术的基本原理 14

2.1称重设计与光学多通道技术 14

2.1.1称重设计 14

2.1.2光学多通道技术 16

2.2阿达玛变换成像光谱仪的基本组成 16

2.3编码成像光谱测量数学模型 17

2.3.1编码测量 17

2.3.2图谱信息的估计 18

2.4图像与光谱的再现 19

2.4.1色散平移与像元/谱元的分布 19

2.4.2图像与光谱的再现过程 20

2.4.3阿达玛变换光学系统对扰动的响应规律 21

2.4.4信号强度起伏与光学编码测量 21

2.5对扰动响应规律的应用研究 24

2.5.1关于光源稳定性 24

2.5.2在一个编码周期中编码测量的定位精度 25

2.6最大通量阿达玛变换光学 27

2.6.1阿达玛变换成像原理 27

2.6.2阿达玛变换成像信道通量与最小可测量信号分析 28

本章小结 30

第3章 编码矩阵与解码算法 31

3.1编码矩阵的确定 31

3.1.1 H矩阵与S矩阵 31

3.1.2 H矩阵与S矩阵的编码分析 32

3.2循环S矩阵的构造 32

3.2.1 m序列 33

3.2.2伪随机序列 34

3.2.3循环S矩阵构造 35

3.3循环S矩阵与π变换 35

3.3.1 π变换的确定 36

3.3.2对称π变换 36

3.4快速阿达玛变换 38

3.4.1快速阿达玛变换算法 38

3.4.2快速阿达玛变换程序流程图 39

3.5快速解码算法及其软件 40

3.5.1解码公式 40

3.5.2乘Tn的快速算法 41

3.5.3解码流程图 41

本章小结 42

第4章 阿达玛变换成像光谱仪的光学机械系统设计 43

4.1光学系统设计 43

4.1.1色散系统 45

4.1.2前置成像系统 46

4.1.3探测器光学系统 47

4.2编码模板设计 48

4.2.1码元尺寸的确定 49

4.2.2 R0的确定 50

4.2.3谱线弯曲及其补偿 51

4.3模板的制作及其缺陷分析 54

4.3.1模板的制作 54

4.3.2模板透射率缺陷对多通道性能的影响 55

4.4编码运动机构设计 58

4.4.1出射模板运动机构 58

4.4.2二维模板运动机构 58

本章小结 59

第5章 阿达玛变换成像光谱仪的电学系统设计 60

5.1阿达玛变换成像光谱仪的电学系统概述 60

5.2模板定位系统设计 61

5.2.1出射模板的复位与定位 61

5.2.2二维模板的定位检测 62

5.3步进电动机控制系统 63

5.3.1驱动电路设计 63

5.3.2接口电路设计 64

5.3.3电源板设计 65

5.3.4定位信号检测电路 66

5.4信号检测系统设计 67

5.4.1光束调制器 67

5.4.2探测器与前置放大电路 68

5.4.3窄带滤波电路的设计 69

5.4.4调制同步信号与同步解调 70

5.5系统控制软件 70

本章小结 71

第6章 模板位置误差对测量的影响 73

6.1引言 73

6.2单入射狭缝的光谱分布 73

6.2.1色散系统的脉冲响应 73

6.2.2多色辐射的光谱分布 75

6.2.3辐射F（λ）的描述 76

6.3传递矩阵 77

6.4位置误差与矩阵T的关系 78

6.4.1位置误差与矩阵T的关系 78

6.4.2矩阵T的构造 80

6.5出射模板位置误差对光谱测量的影响 80

6.5.1小误差情形 81

6.5.2位置误差为±kb的情形 86

6.6二维模板位置误差对图像测量的影响 87

6.6.1整数个像元位置误差 87

6.6.2小于半个像元尺寸的位置误差 89

6.6.3模板宽度对光谱的影响 90

本章小结 91

第7章 精细采样与快速δ阿达玛变换 92

7.1概述 92

7.2精细采样与δ解码 93

7.2.1精细采样 93

7.2.2 δ解码 93

7.3快速δ阿达玛变换 95

7.3.1一维快速δ阿达玛变换（FDHT）算法 95

7.3.2像面编码的精细采样与快速δ阿达玛变换的分析 96

7.4快速δ阿达玛变换的实际应用与分析 98

7.4.1成像光谱测量的改进 98

7.4.2精细采样的应用分析 99

本章小结 100

第8章 阿达玛变换成像光谱实验及结果分析 101

8.1系统的光谱响应及其校正 101

8.1.1光谱响应的确定 101

8.1.2光谱响应校正 105

8.2阿达玛变换成像光谱测量实验 105

8.2.1光谱单编码测量 105

8.2.2成像光谱测量 108

本章小结 110

本篇总结 111

第二篇 近场阿达玛变换光学成像 115

第9章 近场阿达玛变换光学成像概述 115

9.1光学近场显微技术的发展概况 115

9.2扫描近场光学显微镜的基本原理 119

9.3扫描近场光学显微镜的基本结构和关键技术 122

9.4扫描近场光学显微镜的不同工作方式 124

9.5近场光学显微镜的应用 125

9.6无探针近场光学显微镜的基本结构 127

本章小结 132

第10章 用于近场光学成像研究的各种宏观理论 133

10.1宏观角谱理论 133

10.2宏观散射理论 136

10.3复合多极子方法 137

10.4有限时域差分法 139

10.5非探针近场光学显微镜中样品近场光分布特性 142

本章小结 146

第11章 微观传播子自洽场理论对近场光学显微镜的研究 147

11.1亚波长球形介质粒子的偶极子模型 147

11.2无限薄导体屏上亚波长小孔的偶极子模型 149

11.3并矢传播子——自洽场理论 156

11.3.1自由空间传播子 157

11.3.2半无限大空间传播子 158

本章小结 160

第12章 近场光学显微镜的一种新模型——准静态电磁场 161

12.1有限厚导体屏上纳米小孔近场光学特性的研究 161

12.1.1导体屏上小圆孔内各次模的耦合系数 162

12.1.2导体屏厚度对系统的传递系数的影响 164

12.2准静态电磁场理论模型 164

12.3近场显微镜中的偏振效应 168

12.3.1偶极子小球辐射场的偏振效应 169

12.3.2近场光学显微镜中的偏振效应 169

12.4近场光学显微镜中的材料共振 170

12.4.1尺寸效应对金属纳米粒子光学特性的影响 171

12.4.2近场光学显微镜中的金属样品成像特征 173

12.5近场光学显微镜中的结构共振 175

本章小结 177

第13章 亚波长小孔中的光 179

13.1亚波长小孔阵列 179

13.2单个亚波长小孔 181

13.3周期褶皱环绕的单个亚波长小孔 183

13.4亚波长小孔阵列 183

13.4.1规则周期亚波长小孔阵列 183

13.4.2隐周期亚波长小孔阵列 186

13.5亚波长小孔阵列奇异透光现象的微观机制 187

本章小结 193

第14章 非探针红外近场光学显微镜关键技术的研究 194

14.1中红外非探针近场光学显微镜码板材料的选取 194

14.2编码板的设计 196

14.2.1编码板基片的抛光和镀膜 196

14.2.2掩膜板的设计 199

14.2.3编码板的制作 200

14.3微动工作台的研制 201

14.3.1步进电动机驱动的粗扫描 201

14.3.2压电陶瓷驱动器驱动的细扫描 202

本章小结 205

第15章 非探针红外近场光学显微镜的成像测量 206

15.1探测器 206

15.2测量系统的标定 208

15.3编码测量实验 208

15.4快速阿达玛解码算法 209

15.5测量误差分析 212

本章小结 212

本篇总结 213

第三篇 太赫兹波阿达玛变换成像 219

第16章 太赫兹波 219

16.1太赫兹波的特征 219

16.2太赫兹时域光谱技术THz-TDS 220

16.3逐点扫描式太赫兹时域光谱成像 222

16.4太赫兹连续波探测 223

16.5适于在太赫兹波段工作的材料 224

本章小结 230

第17章 超分辨太赫兹成像与光谱方法 231

17.1概述 231

17.2近场太赫兹成像 232

17.3非探针超分辨太赫兹成像 233

17.4超分辨率太赫兹光谱成像 234

本章小结 235

第18章 阿达玛变换太赫兹波光学的特点 236

18.1阿达玛变换太赫兹波远场成像的特点 236

18.2阿达玛变换太赫兹波近场成像的特点 237

18.2.1太赫兹波近场成像机理 237

18.2.2表面等离极化激元的几个特征长度 240

18.2.3关于金属介电常数的讨论 241

18.3阿达玛变换太赫兹波光谱成像的特点 243

18.3.1太赫兹波光谱成像原理 243

18.3.2在太赫兹波段应用阿达玛变换方法 244

18.3.3微纳结构的制作 245

本章小结 253

第19章 阿达玛变换光学方法的联用 254

19.1阿达玛变换光学方法与其他分析方法的联用 254

19.1.1阿达玛变换激光光镊-显微拉曼光谱术 254

19.1.2阿达玛变换光热偏转光谱术 257

19.1.3阿达玛变换光声光谱术 260

19.1.4阿达玛变换时间飞行质谱术 263

19.2高分辨局域电化学电流成像及其与阿达玛变换近场光学方法相结合的探讨 264

19.2.1表面等离激元共振显微成像术 264

19.2.2局域电化学电流显微术 270

19.2.3阿达玛变换超分辨电化学电流成像术探讨 277

本章小结 278

参考文献 279