一、一种半导体表面上微粒缺陷散射场的计算方法（论文文献综述）
左超,陈钱[1]（2022）在《计算光学成像：何来，何处，何去，何从？》文中提出计算光学成像是一种通过联合优化光学系统和信号处理以实现特定成像功能与特性的新兴研究领域。它并不是光学成像和数字图像处理的简单补充，而是前端（物理域）的光学调控与后端（数字域）信息处理的有机结合，通过对照明、成像系统进行光学编码与数学建模，以计算重构的方式获取图像与信息。这种新型的成像方式将有望突破传统光学成像技术对光学系统以及探测器制造工艺、工作条件、功耗成本等因素的限制，使其在功能（相位、光谱、偏振、光场、相干度、折射率、三维形貌、景深延拓，模糊复原，数字重聚焦，改变观测视角）、性能（空间分辨、时间分辨、光谱分辨、信息维度与探测灵敏度）、可靠性、可维护性等方面获得显着提高。现阶段，计算光学成像已发展为一门集几何光学、信息光学、计算光学、现代信号处理等理论于一体的新兴交叉技术研究领域，成为光学成像领域的国际研究重点和热点，代表了先进光学成像技术的未来发展方向。国内外众多高校与科研院所投身其中，使该领域全面进入了“百花齐放，百家争鸣”的繁荣发展局面。作为本期《红外与激光工程》——南京理工大学专刊“计算光学成像技术”专栏的首篇论文，本文概括性地综述了计算光学成像领域的历史沿革、发展现状、并展望其未来发展方向与所依赖的核心赋能技术，以求抛砖引玉。
王琳[2]（2021）在《周期性微纳结构中的可控光捕获研究》文中认为微纳颗粒的非接触捕获和操控在分子生物学、生物化学、纳米制造等领域有重要应用价值。实现微粒捕获的光镊手段大致可分为传统光镊、金属等离激元光镊和电介质纳米天线光镊三种。传统光镊使用高度汇聚激光束形成的三维势阱捕获微粒,但受到衍射极限的制约;金属微结构利用表面等离激元的强局域场捕获微粒,但无法避免光吸收和光损伤;电介质纳米光镊能够实现与金属微结构相比拟的强局域场,并避免光毒性对微粒的损伤,因此引起人们的普遍关注。尽管目前对光学捕获的研究已经取得了重要成果,但对所捕获微粒在光场中的灵活精细可控移动研究还存在很多不足之处。本论文利用理论分析与数值模拟相结合的方法研究狭缝微腔中多模线性叠加、周期波导中法布里珀罗共振调制的布洛赫模式、光子晶体平板中的法诺共振、以及微环谐振腔的选择性激发等机制,深入研究周期性微纳结构中的稳定光捕获和可控精细移动。首先,在分布布拉格反射和狭缝局域增强两种机制结合所实现的光子晶体狭缝微腔中,实现对纳米金属和介质颗粒的稳定捕获。在此基础上,利用狭缝波导微腔中两个共振模式的线性叠加,实现光场和光势阱的灵活可控调节。通过改变两种共振模式的相对入射光功率,实现两个纳米颗粒间距在一定范围内的精细微调,并分析了调节范围与结构参数之间的关系。当两纳米颗粒间距需要在更大范围内调节时,我们提出周期分布的多狭缝微腔结构,该结构整体上具有一维镜面对称性,且每个周期包含三个不同的共振单元。通过入射波长调节的选择性激发方法,实现两个纳米颗粒间距在一维方向上的大范围可控调节,并利用郎之万方程模拟了在光势阱以及布朗运动共同作用下,两个纳米颗粒间距调控的动力学行为,模拟结果与理论分析结果相一致。其次,通过周期光子结构中本征模,即布洛赫模的研究,发现布洛赫模的光场分布本身就呈现亚波长强局域特性,且电场局域尺度受波长影响很小,主要与晶格结构有关,我们提出这一特性能够自然形成对微粒的高效率捕获。以往研究中通常都是利用周期结构中的缺陷模实现捕获,而我们此处提出利用无缺陷周期结构中的布洛赫模实现光学捕获。研究实际周期结构的有限尺寸效应产生的法布里珀罗共振及其对布洛赫模的影响,发现通过调节波长可以控制光场局域强度极大值在结构内微小移动,并在一维多层光子晶体结构中系统地分析了这种移动现象。根据这一结果,构造纳米孔排列形成的一维周期光子晶体波导结构,并得到了与一维层状光子晶体类似的光场局域特性。发现导带内临近波长所对应光场的分布规律;选择导带内三个临近波长,并将入射光波长按顺序依次调节为这三个波长,能够实现对纳米颗粒的亚波长精度位移控制。非常重要的一点是这三个波长的选择非常灵活,并且精度要求低,有利于实际应用。最后,研究电介质平板周期结构对微粒的捕获及在二维空间的位移。研究二维光子晶体平板的法诺共振,计算了不同入射角的偏振光对共振场强度的影响,利用特定入射角形成显着增强的法诺共振实现二维电介质平面的高效近场捕获。通过入射光场的调制,实现微粒在二维直角坐标系中的位移调控。研究具有纳米孔分布的电介质同心微环阵列,对微粒在二维极坐标中的高效捕获及汇集。基于微环中基于自旋轨道耦合而产生的单向传输特性,利用圆偏振光实现角向共振局域,进而控制微粒的角向捕获。研究不同圆环半径和其中纳米孔间距等参数对微环共振波长的影响,并以此形成径向上可控的共振模式。利用波长选择激发不同微环实现微粒捕获位置的径向调控,为低浓度纳米颗粒的高效汇聚提供了可行性方法。本论文对电介质微纳结构中可控光捕获特性的系统研究,为解决微纳尺度颗粒的精细捕获和定向移动问题提供全光解决思路和方法,对生物、化学及纳米等技术的应用有重要意义。
陈雪[3]（2020）在《大口径高精度光学元件疵病检测关键技术研究》文中研究指明表面疵病是高精度光学元件质量评价的重要指标。疵病的存在会带来光束的散射,造成衍射条纹、热像差、膜系破坏、能量聚集等现象,并最终影响高精度光学元件的成像质量和使用寿命。投影物镜作为光刻机的核心部件,对成像质量有着严苛的要求,即使元件表面的细小疵病也将严重影响物镜最终的曝光成像效果。光刻投影物镜中光学元件的尺寸大都在几百毫米,且有平面/球面/非球面等多种元件类型,要实现大口径光学元件上的微米量级疵病的客观量化检测,亟需一套高效率、高可靠性的光学元件表面疵病自动化检测装置。目前,对疵病检测的方法主要还是人工目视法,这种方法受主观影响比较大,可靠性和复现性低,在大批量检测时并不适用。尽管国内外文献中提及了多种疵病检测方法,但大都无法兼顾光刻投影镜片检测大口径、高检测效率、多镜片类型、高精度定量检测的多方面要求。暗场显微成像法平衡了多方面的需求,且具有系统构成简单、检测结果直观、检测效率高等优势,已成为了自动化表面疵病检测的重要方法。然而,暗场显微成像法的疵病散射理论尚不完备,在系统选型和参数设置时多依靠经验或几何光学仿真结论,不满足微米级疵病缺陷的高精度仿真需求,无法有效指导高信噪比图像的获取。在进行大口径元件子孔径图像拼接时,由于机械运动误差、图像重叠区域少/无特征等原因,现有拼接方法存在拼接效率低、误拼接、位置偏移等问题。本文面向光刻投影物镜大口径高精度光学元件表面疵病检测的需求,基于暗场显微成像法,设计搭建了高精度光学元件疵病检测系统,研究了表面疵病散射的成像过程,解决了获取高信噪比单帧图像和多子孔径高效准确拼接等关键问题。具体工作内容包括:（1）论述了表面疵病缺陷检测技术在大口径高精度光学元件检测——尤其是光刻投影物镜检测中的重要性;比对了精密表面疵病缺陷检测的常用标准,并说明了这些标准并不适用于疵病自动化检测的原因;调研了现有的疵病检测方法和研究进展;介绍了工业领域推出的高精度表面疵病检测仪器;总结了精密表面疵病检测面临的主要问题。（2）介绍了基于暗场显微成像法的精密表面疵病缺陷检测的原理和系统构成方案。分析了使用暗场显微成像法进行大口径光学元件高精度疵病检测所面临的关键问题:一是如何获得高信噪比单帧暗场显微图像,二是如何快速准确得到全口径图像。明确了解决关键问题的技术路线:通过建立表面疵病缺陷散射仿真模型进行信号分析,结合噪声分析,明确提升暗场显微成像信噪比的方法;优化子孔径扫描方案和子孔径图像拼接算法,以得到准确的全口径图像。（3）建立基于有限时域差分算法（FDTD）的光学元件表面疵病缺陷散射模型。设计了电磁场近场计算、近场-远场投射、远场散射强度分析的总体仿真方案。分析了疵病截面形状、疵病深度、疵病宽度、光源入射角度、光源入射方向等对远场散射强度造成的影响。根据仿真结果,提出应采用主、次双角度环形光源作为系统光源。疵病缺陷散射仿真为系统散射成像过程分析、系统参数优化、疵病定量研究等提供了理论参考依据。（4）开展大口径光学元件疵病检测子孔径拼接技术研究。详细分析了现有拼接方法所面临的问题及问题产生的原因,提出了一种基于目标跟踪和自适应扫描路径修正的疵病拼接方法,从而有效减少了拼接错位等误拼接现象,降低了运动精度对检测结果的影响,提升了系统对弱疵病目标的检测能力。（5）搭建了基于暗场显微成像法的大口径高精度光学元件疵病检测系统;开展了疵病散射分析实验,将探测器实测数据与使用FDTD模型仿真得到的远场散射分布数据进行了比对,验证了模型的有效性;使用本文介绍的基于目标跟踪和自适应扫描路径修正的疵病拼接方法获取全口径图像,对麻点和划痕进行了拼接修复,并与其它拼接方法进行了比较,验证了该拼接方法能有效减少误拼接和位置偏差;使用疵病检测系统对大口径光刻镜片进行了实测评估,并与人工目视法进行比对。（6）总结了本文开展的相关工作,并对下一步研究工作进行展望。
李成瑞[4]（2020）在《曲面光学元件表面缺陷检测技术研究》文中认为随着光学加工和测量技术的发展,精密光学元件已广泛应用于各个领域。在光学元件加工和使用过程中,难免会有表面缺陷产生。由光学元件表面缺陷引起的光束散射和能量损失会大大减少光学元件的使用寿命,甚至影响整个光学系统的性能,因此对表面缺陷的检测和评估具有非常重大的意义。目前,针对平面光学元件的检测技术已相对成熟,但在曲面光学元件特别是大口径曲面光学元件表面缺陷检测技术上还存在诸多难题。本文针对目前曲面光学元件表面检测中存在的问题和难点,提出了一套基于暗场散射成像原理的大口径曲面光学元件表面缺陷自动检系统,本文的主要研究内容如下:（1）对光学元件表面缺陷的分类和检测标准进行分析,简述了光学元件表面缺陷的主要检测方法及其优缺点,提出了实现大口径曲面光学元件表面缺陷检测的必要性。（2）研究了光学元件表面的各种散射源并对其散射光进行相关理论分析;建立了暗场散射模型并分析了其在光学元件表面缺陷检测上的可行性,为缺陷检测系统的搭建提供了理论基础。（3）借助有限时域差分方法对表面缺陷散射光进行仿真,为后续表面缺陷检测中照明系统的设计提供了理论依据。（4）完成了由光学元件位置调整系统,照明系统以及成像系统组成的光学元件表面缺陷检测系统的搭建;分析了成像系统的主要参数,完成了镜头与CCD相机的选型;完成了对大口径光学元件检测的路径规划计算。（5）对不同类型不同口径的元件的进行检测,实验结果验证了该系统的可靠性;通过环形LED光源与高亮度LED点光源的对比试验探究了照明对缺陷检测的影响。最终该系统可检测到的缺陷最窄宽度为2.8μm,最浅深度为1.5nm。（6）对采集到的缺陷图像进行图像处理与识别。对比了不同滤波方法和边缘检测方法的处理结果,利用最大熵阈值分割方法对图像进行二值化,利用最小外接矩形法完成了缺陷图像的提取。本文利用暗场散射成像的方法对光学元件表面缺陷进行检测,完成了从理论到实验的过程,搭建了缺陷检测系统可以实现最大口径达200mm平面光学元件和最大口径为150mm的曲面光学元件表面缺陷的自动检测。
吴凡[5]（2020）在《基于暗场散射的精密表面微小缺陷检测能力提升技术研究》文中指出精密表面光学元件在诸多高精尖仪器和设备系统中都扮演着重要的角色,而表面缺陷检测是光学元件质量控制的重要环节。缺陷不仅影响元器件的美观,还会降低所属光学系统的性能,尤其对于高能激光系统,缺陷甚至会造成致命的危害。随着光学元件的广泛应用,表面缺陷检测的自动化、定量化变得愈加迫切。相比传统的人工目视检测法和其他检测技术,基于暗场散射技术建立的表面缺陷检测系统灵敏度高,同时还能兼顾检测效率和精度,逐渐成为当前实现精密表面缺陷自动化检测的最佳方案。然而,随着惯性约束核聚变、极紫外光刻等光学系统工程的精密程度不断提高,以及磁流变抛光、单点金刚石车削等光学加工技术的不断发展,表面缺陷的检测要求变得越来越高。一方面,检测系统要具有足够高的检测灵敏度,能检出更微小、更微弱的表面缺陷,以确保光学元件的性能和使用安全;另一方面,检测系统要具有足够强的定量检测能力,包括准确的缺陷定位、缺陷尺寸度量、缺陷类别判定等,从而给出有效的危害评估和修复方法,回溯缺陷产生的原因,为光学加工工艺的改进提供反馈和指导。现有的暗场散射检测系统难以满足日益增长的检测要求,因此对检测能力的提升技术进行研究具有重要的意义。为此,本论文分别从光学层面如何提高缺陷的散射信号质量,算法层面如何构建准确的缺陷图像,以及如何提高缺陷类别的区分能力三个方面展开对基于暗场散射精密表面缺陷检测系统的检测能力提升技术的研究,主要包括表面缺陷暗场散射的理论模型与仿真分析,基于点扫描和多通道的改进系统方案与标定技术,基于偏振特性的表面缺陷分类方法等。具体研究内容包括:首先,从课题组已有的表面缺陷评价系统出发,介绍了暗场散射缺陷检测技术的基本工作原理和优势,并指出这类典型的系统在当前检测需求下存在的局限性。为了探究系统性能的提升方法,构建表面缺陷暗场散射模型,仿真分析不同种类、尺寸、方向缺陷的散射场分布特性,并建立有限孔径内的散射强度模型,模拟暗场散射环境下光学系统实际接收的信号强度。依据理论模型和仿真结果,总结了提升系统检测能力的主要手段,提出了具体的改进方向,为基于暗场散射的缺陷检测系统的设计与改进提供可靠的理论指导。在此基础上,提出并建立了一套基于点扫描的多通道表面缺陷检测系统,并分别从光学系统设计、扫描方式、图像重构方法三个方面进行了详细的介绍。其中提出了一种基于权重均值的图像重构方法,能够有效地提升缺陷图像的噪声水平。大孔径收集光路的设计提高了系统对微小尺寸缺陷的检测灵敏度,多通道的设计使系统能够获取额外维度的信息,用于缺陷的准确分类。此外,针对点扫描检测系统中存在的偏差造成重构图像失真的问题,建立了实际扫描轨迹的数学模型,提出了一种基于直线度和尺度约束的系统偏差标定算法,以及相应的基于标定结果的系统调整方法,从而获得完整无形变的表面缺陷图像,为高精度的定量检测奠定基础。针对传统暗场散射检测方法中灰尘和麻点这两类微小点状缺陷难以区分的问题,提出了一种基于偏振特性的灰尘麻点分类方法。分析了灰尘麻点的偏振特性差异和基于此差异进行分类的可行性,建立了暗场散射偏振测量系统的一般结构,通过理论推导确定了只与缺陷偏振特性有关的偏振特征的提取方法;提出了基于Mueller矩阵样本集的偏振特征区分度优化算法,包括一种基于概率密度最大可分法的区分度定量评价函数的构建,和基于遗传算法的非线性最小化问题的求解,从而获取系统的最优偏振测量态,并建立基于偏振特征的灰尘麻点分类器;最后探讨了本方法在不同暗场散射表面缺陷检测系统中的实现方案。该分类方法充分利用了灰尘和麻点在偏振特性上的差异,提取的特征具有很高的区分度,能够有效地提升系统的缺陷分类能力。对本论文提出的系统和方法进行了实验验证。搭建了基于点扫描的多通道表面缺陷检测系统的实验装置,制作了标准缺陷板,对系统进行了标定和图像重构实验,重构图像的最大直线度误差从标定前的大于50像素降低到标定后的小于1.8像素,尺度误差控制在0.7像素以内;对不同深度的微小尺寸表面缺陷进行了检测实验,并使用已有的表面缺陷评价系统进行成像效果对比,结果表明本论文提出的系统在检测灵敏度、成像均匀性和信噪比上均具有更好的表现,对于深度为几十纳米的微弱缺陷,系统的最小可检麻点直径优于1.6μm,最小可检划痕宽度优于0.5μm;最后,搭建了暗场散射偏振测量的验证系统,通过实验测量建立了灰尘麻点归一化Mueller矩阵样本集,在此基础上,对提出的基于偏振特性的灰尘麻点分类方法开展实验,结果表明其对样本集的预测分类错判率仅为0.46%,对实际灰尘麻点的分类准确度达到90.5%,相比原有的基于传统暗场图像的分类方法有了明显的提升。总结了本论文的研究内容,并对未来的研究方向进行了展望。
都宇滨[6]（2020）在《超光滑表面微小缺陷自动化检测方法研究》文中提出随着精密加工制造技术的进步与发展,以纳米级表面粗糙度为特征的超光滑表面在军事、科学研究等众多领域得到了十分广泛的应用。超光滑表面元件表面质量决定了元件的工作性能,而表面缺陷会直接降低元件性能甚至损害元件,因此亟需提出能够满足超光滑表面质量控制要求的高效检测方法。本文针对超光滑表面缺陷尺度微小、位置随机且离散等检测技术难点,搭建了基于散射原理的超光滑表面微小缺陷自动化检测系统（Ultra-smooth Surface Micro-defect Detection System,USMDS）,并对检测系统中所应用的技术方法进行研究。主要研究内容如下:对超光滑表面缺陷散射特性进行研究分析。借助Mie散射理论和双向反射分布函数BRDF定性研究超光滑表面缺陷散射特性。建立超光滑表面缺陷散射模型,基于时域有限差分算法对缺陷区域远场散射特性进行电磁场仿真计算,并对影响缺陷散射特性的若干关键因素进行分析,建立了 USMDS系统缺陷检测及测量方法的理论基础。对USMDS系统自动化调控方法进行研究。构建螺旋线形扫描检测模型,并基于扫描检测算法提出了重构图像拼接计算方法,提升检测系统对缺陷形态和位置信息的描述能力。分析了系统主要位姿误差对扫描结果及重构图像的影响,并提出了相应的位姿调节方法,从而实现系统主要位姿误差校正,保证检测过程合理性和准确性。对USMDS系统缺陷检测处理算法进行了研究。在图像处理算法方面,提出基于实像定位的重构图像鬼像消除方法,削弱透明介质样品产生的鬼像噪声干扰,提升检测系统稳定性。在缺陷定量描述方法方面,提出基于散射光信号序列特征的缺陷尺寸测量方法,采用基于小波阈值去噪结合滑动窗口阈值的信号边缘特征点搜索算法提取缺陷区域散射光信号序列,根据几何关系实现不同类型缺陷尺寸计算测量。对本文内容进行实验验证。搭建USMDS系统实验装置,对本文提出的自动化调控方法进行实验验证,结果表明利用本文提出的位姿调节方法可以有效控制系统主要位姿误差范围。对本文缺陷检测处理算法效果进行实验验证,借助图像灰度分布特征验证本文提出鬼像消除算法具有较好的降噪效果;对本文缺陷定量描述方法的可行性进行验证,结果表明本文方法测量结果与缺陷实际尺寸基本吻合,并与光学显微镜测量数据进行比对,验证了本文方法的合理性;对本文提出扫描算法效率和检测系统响应能力进行验证,结果表明本文扫描控制算法能够有效提高检测效率,有利于实现中小口径元件表面自动化快速扫描,检测系统可以实现微米级缺陷的分辨和描述,能够适应超光滑表面微小缺陷检测需求。总结了本文相关工作,并对今后研究方向进行展望。
高萍萍[7]（2020）在《光学元件表面缺陷粒子偏振散射特性区分研究》文中研究指明由于精密光学元件的广泛应用,纳米量级表面缺陷的检测识别越来越受到重视,不同的表面缺陷对应的修复技术差异很大,因此表面缺陷的分类错误将会影响其后续操作处理。传统以机器视觉为主的表面缺陷检测识别方案局限于收集目标的光强信息,而偏振检测技术的发展为表面缺陷识别技术开辟了新途径。本文主要利用偏振散射理论研究两种不同类型的表面缺陷识别的原理及方法,并设计一套分类识别的系统。首先,从双向反射分布函数的原理和偏振测量相关基础知识入手,重温光的偏振现象、偏振态及其描述方式,接着在双向反射分布函数基础上添加偏振信息,得到偏振双向反射分布函数的坐标定义及矩阵描述,为标准元件及带有缺陷的元件表面偏振散射特性研究提供理论基础。然后,基于标准元件和两种表面缺陷的不同物理特性,从本质出发理论分析利用散射光的偏振信息可以作为区分标准。而后在一定的条件下分别讨论表面上方颗粒物灰尘粒子和表面下方气泡粒子的存在形式,并根据经典电磁理论、菲涅尔折反射理论和瑞利近似等理论分别建立其偏振散射数学模型。随后,对建立的两种表面缺陷偏振散射数学模型进行深入分析。首先将本文建立的模型与国外学者Thomas A Germer建立的模型进行对比,验证了模型的正确性,提出可以利用数学模型中的BRDFpp项随散射方位角的变化趋势对两种表面缺陷进行区分。而后分析不同环境和不同探测条件下对两种表面缺陷的偏振散射模型的影响,结果得出:表面下方粒子位置不影响最终探测结果;不同的元件表面材料、缺陷粒子种类和缺陷粒子大小对测量结果有一定影响,但不会影响整体趋势结论;针对识别方案的实验设计,可见光范围内可以根据入射光源价格、稳定性等其他因素选取入射光波长大小;实验建议设置入射天顶角45°,散射天顶角45°的观测条件;并且分析过程中上述所得的部分结论还可以验证模型的正确性。这对高精度光学元件的表面缺陷检测识别系统设计提供理论参考。最后,设计了一套两种表面缺陷的识别系统。从表面缺陷粒子偏振散射数学模型和分析出发,利用仿真所得出的结论制定最佳方案、设计实验光路图、选取实验器件并设计具体步骤,为工程中高精度表面缺陷检测识别提供实验理论基础。
闫鑫[8]（2020）在《纳米流体等离激元光热转化及相变传热》文中指出纳米流体等离激元光热转化是国际前沿课题,也契合国家重大需求,例如纳米流体吸收太阳能实现光热转化在发电、海水淡化、污水处理等方面有巨大应用潜力。此外,在光流控等功能化应用方面,用光控制纳米流体运动有其独到优势,拥有很大的施展空间。纳米流体中的颗粒与入射光耦合发生局域等离激元效应（LSPR）实现光热转化,成为纳米尺度的移动热源。因此,纳米流体光热转化及相变传热中的核心科学问题是“纳米流体中时空分布变换的热源特性及流场、温度场等多物理场耦合协同效应”。围绕这一科学问题,本文从三个层面展开研究,分别是:1)从理论层面分析热源的产热特性;2)从实验层面研究了光照纳米流体液滴蒸发特性;3)在应用层面提出了纳米流体光热转化的功能化应用原理及方式。在光与纳米颗粒相互作用产热机理方面,基于麦克斯韦电磁理论,建立了完备的描述纳米颗粒簇与入射辐射相互作用的散射模型,以一维有序排列的纳米颗粒链为研究对象,探讨了颗粒链中颗粒-电磁场耦合以及能量输运过程,分析了颗粒数量、间距和尺寸对光热转化过程的影响。发现了随颗粒间距增大,颗粒产热量指数衰减的规律,揭示了颗粒数量增加、间距增大以及尺寸减小,颗粒链产热量分布的边界效应会减弱的机理,发现增大颗粒尺寸能有效增大吸收截面,吸收更多的入射光并转化为热能。该研究为接下来的实验和理论研究奠定了坚实的理论基础。在光与纳米颗粒相互作用产热机理的基础上,本文实验及理论研究了光照纳米流体液滴的蒸发过程,重点分析了纳米流体初始浓度对液滴蒸发动力学特性的影响,率先发现光照纳米流体液滴蒸发存在临界浓度现象:纳米流体初始浓度小于临界浓度,液滴蒸发速率随浓度增大而增大;而大于临界浓度,液滴蒸发速率不发生改变。为深入揭示临界浓度现象的机理,本文采用红外相机测量了液滴表面温度分布。根据液滴表面温度分布,将液滴划分为接触线区域（CLR）和主体区域（BVR）,发现了光照纳米流体液滴蒸发存在多尺度效应与边界层效应。根据电磁波波段,将入射光划分为可见光与红外光,发现液滴内不同区域对不同波段入射光能量的吸收存在多尺度匹配关系:可见光区能量主要由CLR吸收,而红外光区能量由BVR吸收,指出CLR中纳米颗粒堆积及相互遮挡是存在临界浓度的主要原因:超过临界浓度,只有上层颗粒能有效吸收可见光区能量产热,大量颗粒被掩埋成为无效颗粒。临界浓度现象可以指导纳米流体光热利用,即采用较低浓度的纳米流体实现较高效率的光热转化过程。同时,纳米流体液滴蒸干形成“咖啡环”也是一种制备微纳米材料的方法。此外,对非对称光照加热纳米流体液滴蒸发也进行了简要讨论,发现液滴表面温度分布、流场以及颗粒沉积均呈现非对称特性。光与物质表面相互作用时,光子动量变化引起光压。针对光压作用力太小,难以实际应用的瓶颈,本文首次提出“间接光压”的概念。间接光压来源于光照加热液体相变导致气液界面移动而引起的动量传递。为验证间接光压的正确性,本文从理论和实验两个层面着手研究。理论上,得到了间接光压的计算式,指出间接光压力Fm与入射光强的平方成正比,区别于经典光压的线性关系。针对纳米流体中的气泡,建立了气泡受力与其尺寸间的标度律,发现在一定半径范围内,间接光压力Fm会超过浮力Fb和拖曳力Fd。在此基础上,实验研究了脉冲激光控制的气泡运动过程,实验数据完全验证了理论分析结果。在一定气泡半径范围内,间接光压力Fm确实会大于浮力Fb和拖曳力Fd,把气泡限制在气液界面之下。由于激光脉冲ON和OFF周期性切换,纳米流体中的气泡会随之出现上下震荡运动。本研究加强了对纳米流体光热转化及相变传热机理的认识,同时发展了一种新的具有广阔应用前景的光流控手段,为光流控推广应用奠定了基础。在纳米流体光热转化的功能化应用方面,本文中制造并研究了受激光照射位置空间切换频率控制的气动活塞式执行器。由于金纳米流体高光热转化效率,执行器中的液柱能同时实现光-蒸汽转化和往复运动。为探究执行性工作特性,本文从理论和实验两个层面展开研究。理论上,把水蒸汽膨胀产生的压力比拟为弹簧的弹力,并引入劲度系数,得到了液柱的运动方程解析式。实验上,发现液柱运动振幅与频率存在指数关系la=a·fab,指出系数α与激光功率、液柱长度、纳米流体浓度等有关,而指数b只受纳米流体浓度影响,揭示出纳米流体浓度是影响执行器性能的关键因素。本研究为机械传动、信号控制等应用领域提供了一种实用可靠的执行器解决方案,拓宽了纳米流体光热转化应用范围。
江坤[9]（2020）在《高反镜疵病尺寸变化与激光散射场分布关系的仿真与实验》文中研究指明高反镜是激光陀螺的核心部件之一,高反镜的表面疵病对激光陀螺输出的线性度和稳定度产生巨大的影响,因此,在高反镜研制生产过程中,表面疵病的检测至为关键。本文基于光散射理论,研究了应用于激光陀螺的高反镜表面不同类型和尺寸的疵病的激光散射场分布特性和强度大小,搭建积分散射测量系统对已知类型和尺寸的疵病进行检测验证。研究内容包括以下几个方面:研究了高反镜表面疵病的类型、成因及光散射检测机理,分析了激光散射光场的影响因素以及散射场强度的计算表征方法。基于电磁场的数值计算方法—有限元法（FEM）,利用COMSOL多物理场数值仿真软件设计了含有多种类型疵病的高反镜模型并进行仿真计算,模拟了疵病产生散射光的过程,分析了高反镜表面多种类型不同尺寸的疵病对激光散射场分布和强度大小的影响。基于相关检测原理和Lab VIEW数据采集处理程序,以积分球为核心,结合锁相放大器和光电倍增管搭建了积分散射测量系统,实现了在复杂噪声背景下对微弱散射光信号的采集和处理。采用此系统对高反镜样品表面矩形截面已知尺寸的划痕疵病进行检测,并通过计算获得了高反镜样品表面疵病散射率随尺寸变化的趋势,并与仿真计算结果进行比对,二者所得结论基本一致。通过仿真计算分析和实验测量研究,揭示了高反镜表面不同类型和尺寸的疵病对激光散射场分布和强度大小的影响规律。
汪靖涵[10]（2019）在《基于单光束光镊的单分子力谱测量系统》文中研究指明单分子力谱测量技术是分子生物学中的重要研究手段。由于大多数生物变化都伴随着生物分子之间的相互作用,因此对生物分子自身的力学特性的研究有助于我们从微观角度的揭示这些过程。而光镊是单分子力谱测量的主要方式,因此本课题针对单分子力谱测量实验中对分子两端受力及分子形变量的测量需求,设计了一种基于单光束光镊的单分子力谱测量系统,课题的研究点如下:1.建立了基于T矩阵的三维光阱力模型。通过电磁模型解释光镊捕获微粒的原理,在电磁模型的理论基础上使用T矩阵法求解散射光场系数,实现对光阱中微粒受力的解算。并应用三维光阱力模型分析光镊系统中各项参数如激光波长、功率、微粒折射率等因素对光镊在光阱刚度、最大捕获方面性能的影响,为光镊设计中的参数选择提供了依据。2.设计了基于光动量法的单光束光镊测力系统。将单分子力谱测量实验中分子两端受力测量转化为对连接在小球两端微粒所受光阱力的测量。根据激光在传播过程中动量守恒的原理,将激光在与粒子作用前后光动量的改变量通过计算得到光阱力的数值,避免了采用传统刚度法测量光阱力时由于光阱刚度非线性导致的测量误差。同时给出光动量变化量的收集方法,使用位置传感器PSD与光强传感器PD对传感器接收散射光,并推导出了光阱力与传感器输出信号之间的关系,从理论上证明了光动量测力法的可行性。3.设计了单分子力谱测量实验中基于光阱刚度的分子形变量测量方法,首先通过位置传感器PSD测量得到光阱在聚焦平面上的位移信息,再通过功率谱法标定得到光阱刚度,由光阱刚度与光阱力根据胡克定律计算出微粒与光阱中心的相对位置,并将二者结合起来,计算得到分子形变量,为分子结构变化的分析提供了关键的形变信息。4.设计并搭建了基于单光束的单分子力谱测量实验系统。通过一系列实验验证了光镊系统在微粒捕获操控、光阱力测量、刚度标定以及力反馈控制等方面的性能。实验证明系统对光阱力测量分辨力优于0.5pN,测量误差小于5.5%,对分子形变量的测量误差小于5.2%,满足力谱测量实验需求。此外,本课题还设计并完成了preQ1核糖开关RNA的拉伸实验,通过对核糖开关分子力谱的测量结果分析得出了环境中镁离子对分子性质的影响,也验证了光镊系统在单分子力谱测量实验中的有效性。
二、一种半导体表面上微粒缺陷散射场的计算方法（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、一种半导体表面上微粒缺陷散射场的计算方法（论文提纲范文）
（1）计算光学成像：何来，何处，何去，何从？（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 计算光学成像：何来？ |
| 1.1 成像系统的雏形 |
| 1.2 光学成像系统的诞生——金属光化学摄影 |
| 1.3 第一次成像革命——感光版光化学摄影 |
| 1.4 第二次成像革命——胶卷光化学摄影 |
| 1.5 第三次成像革命——数码相机 |
| 1.6 第四次成像革命——计算成像?! |
| 2 计算光学成像：何处？ |
| 2.1 功能提升 |
| 2.1.1 相位成像 |
| 2.1.2 光谱成像 |
| 2.1.3 偏振成像 |
| 2.1.4 三维成像 |
| 2.1.5 光场成像 |
| 2.1.6 断层(体)成像 |
| 2.1.7 相干测量 |
| 2.2 性能提升 |
| 2.2.1 空间分辨 |
| 2.2.2 时间分辨 |
| 2.2.3 灵敏度 |
| 2.2.4 信息通量 |
| 2.3 成像系统简化与智能化 |
| 2.3.1 单像素成像 |
| 2.3.2 无透镜成像 |
| 2.3.3 自适应光学 |
| 2.3.4 散射介质成像 |
| 2.3.5 非视域成像 |
| 2.3.6 基于场景校正 |
| 3 计算光学成像：何去？ |
| 3.1 优势 |
| 3.1.1“物理域”和“计算域”的协同 |
| 3.1.2 潜在的“通用理论框架” |
| 3.2 弱点 |
| 3.2.1 成本与代价 |
| 3.2.2 数学模型≈甚至于≠物理过程 |
| 3.2.3 定制化vs标准化 |
| 3.2.4 技术优势vs市场需求 |
| 3.3 机会 |
| 3.3.1 科学仪器 |
| 3.3.2 商业工业 |
| 3.3.3 国防安全 |
| 3.4 威胁 |
| 4 计算光学成像：何从？ |
| 4.1 新型光学器件与光场调控机制 |
| 4.2 高性能图像传感器的发展 |
| 4.3 新兴的数学与算法工具 |
| 4.4 计算性能的提升 |
| 4.4.1 专用芯片 |
| 4.4.2 新材料和新器件 |
| 4.4.3 云计算 |
| 4.4.4 光计算 |
| 4.4.5 量子计算 |
| 4.5 人工智能 |
| 5 结论与展望 |
（2）周期性微纳结构中的可控光捕获研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景、目的和意义 |
| 1.2 微纳结构中的光操控 |
| 1.2.1 光力与光捕获的基本原理 |
| 1.2.2 金属微结构捕获及双向传输微粒的研究进展 |
| 1.2.3 电介质波导光操控的研究进展 |
| 1.2.4 电介质微结构微粒捕获及操控研究进展 |
| 1.3 研究现状分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 狭缝微腔对微粒的稳定捕获及精细调节 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光镊系统中的光力计算方法 |
| 2.2.1 偶极近似计算光力 |
| 2.2.2 时域有限差分计算 |
| 2.3 单狭缝微腔对微粒的可控定位 |
| 2.3.1 单狭缝微腔中光场分布 |
| 2.3.2 单个微粒的捕获 |
| 2.3.3 被捕获两粒子间的位置调节 |
| 2.4 多狭缝微腔中微粒的可控定位 |
| 2.4.1 多狭缝微腔的光场分布 |
| 2.4.2 多狭缝微腔中光力及势阱 |
| 2.4.3 多狭缝微腔的两个微粒的长距间距调节 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于周期光子晶体布洛赫模的一维亚波长光操控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限多层膜结构的局域场 |
| 3.2.1 有限长多层膜模式分析 |
| 3.2.2 有限长周期波导不同能带的光场分布 |
| 3.3 有限周期波导的局域场 |
| 3.3.1 布洛赫模式的亚波长局域场 |
| 3.3.2 法布里-珀罗效应调制的光场局域 |
| 3.4 周期波导对微粒捕获及一维输运 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 平面周期结构中二维精密位移光捕获 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光子晶体平板对微粒的二维捕获和操控 |
| 4.3 微环阵列对微粒的高效操控和汇聚 |
| 4.3.1 单环电场分布 |
| 4.3.2 单环稳定捕获微粒 |
| 4.3.3 单环的角向可控捕获 |
| 4.3.4 多环的径向可控捕获 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）大口径高精度光学元件疵病检测关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外精密表面疵病检测技术研究进展 |
| 1.2.1 疵病缺陷检测标准现状 |
| 1.2.2 现有疵病检测方法 |
| 1.2.3 高精度表面疵病检测仪器 |
| 1.2.4 精密表面疵病检测面临的主要问题 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 大口径高精度光学元件疵病检测系统的总体设计 |
| 2.1 大口径高精度光学元件疵病检测的原理及系统基本构成 |
| 2.2 高信噪比暗场显微成像 |
| 2.2.1 使用暗场显微成像法进行疵病检测的信噪比分析 |
| 2.2.2 光学元件表面疵病散射能量分析 |
| 2.3 扫描方案与子孔径图像拼接技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于FDTD的光学元件表面疵病缺陷散射仿真分析 |
| 3.1 基于有限时域差分算法的表面疵病散射仿真原理 |
| 3.1.1 基于FDTD的表面疵病散射仿真建模整体方案 |
| 3.1.2 基于FDTD技术的电磁场计算 |
| 3.1.3 基于TFSF光源的散射场分析 |
| 3.1.4 近场-远场投射技术 |
| 3.2 基于FDTD算法的表面疵病缺陷散射特性分析 |
| 3.2.1 表面疵病缺陷散射仿真的基本流程和参数设置 |
| 3.2.2 疵病自身对远场散射能量的影响 |
| 3.2.3 光源对远场散射能量的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 暗场显微成像疵病检测拼接技术研究 |
| 4.1 图像拼接简介 |
| 4.2 现有疵病拼接方法及存在的问题 |
| 4.2.1 现有疵病拼接方法 |
| 4.2.2 拼接中面临的问题 |
| 4.3 基于目标跟踪和扫描轨迹修正的拼接方法 |
| 4.3.1 基于目标跟踪的拼接方法的原理和基本思想 |
| 4.3.2 基于目标跟踪的相邻子孔径拼接 |
| 4.3.3 扫描轨迹修正 |
| 4.3.4 目标再确认 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 精密光学元件表面疵病检测实验 |
| 5.1 大口径高精度光学元件疵病检测系统的搭建 |
| 5.1.1 硬件构成 |
| 5.1.2 软件设计 |
| 5.1.3 测试调节 |
| 5.2 光学元件表面疵病缺陷散射仿真模型实验验证 |
| 5.2.1 疵病对散射分布影响的验证实验 |
| 5.2.2 光源对散射分布影响的验证实验 |
| 5.3 疵病检测拼接算法实验验证 |
| 5.3.1 疵病检测拼接实验 |
| 5.3.2 拼接对比实验 |
| 5.4 大口径精密光学元件疵病检测效果测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 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 |
（4）曲面光学元件表面缺陷检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光学元件表面缺陷检测研究的背景及意义 |
| 1.2 光学元件表面缺陷的定义与标准 |
| 1.2.1光学元件表面缺陷国际标准ISO10110-7 |
| 1.2.2 光学元件表面缺陷国家标准《光学零件表面疵病》 |
| 1.2.3 欧洲各国缺陷检测标准概要 |
| 1.3 光学元件表面缺陷检测方法 |
| 1.4 光学元件表面缺陷检测研究现状 |
| 1.4.1 平面光学元件表面缺陷检测研究现状 |
| 1.4.2 曲面光学元件表面缺陷检测研究现状 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第二章 光散射理论基础及缺陷检测原理 |
| 2.1 光学元件表面散射源 |
| 2.2 表面散射的计算方法 |
| 2.2.1 几何光学理论 |
| 2.2.2 米氏散射理论 |
| 2.2.3 标量散射理论 |
| 2.2.4 矢量散射理论 |
| 2.3 暗场显微散射成像理论分析 |
| 第三章 基于有限时域差分算法的缺陷散射仿真 |
| 3.1 基于有限时域差分算法的表面缺陷散射仿真 |
| 3.2 FDTD算法原理 |
| 3.3 基于FDTD算法的表面缺陷仿真结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光学元件表面缺陷检测实验研究 |
| 4.1 光学元件表面缺陷检测系统介绍 |
| 4.2 成像系统分析 |
| 4.2.1 CCD相机简介 |
| 4.2.2 镜头基本信息简介 |
| 4.2.3 镜头和CCD相机参数计算与选择 |
| 4.3 大口径光学元件扫描路径规划 |
| 4.3.1 大口径平面光学元件路径规划 |
| 4.3.2 大口径曲面光学元件路径规划 |
| 4.4 检测过程概述 |
| 4.5 环形LED光源照明条件下的缺陷检测实验 |
| 4.5.1 大口径凸曲面光学元件检测实验结果 |
| 4.5.2 大口径凹曲面光学元件检测实验结果 |
| 4.5.3 大口径平面光学元件检测实验结果 |
| 4.6 LED点光源照明条件下的缺陷检测实验 |
| 4.6.1 点光源照明实验设计 |
| 4.6.2 点光源照明实验结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 缺陷图像处理与识别 |
| 5.1 缺陷图像预处理 |
| 5.1.1 提取主结构 |
| 5.1.2 平滑滤波 |
| 5.1.3 边缘检测 |
| 5.1.4 二值化 |
| 5.2 断点连接 |
| 5.3 缺陷识别 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 课题展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（5）基于暗场散射的精密表面微小缺陷检测能力提升技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 表面缺陷相关标准及人工目视检测法概述 |
| 1.2.1 光学元件表面缺陷标准与标注方法 |
| 1.2.2 标准规定的人工目视检测法 |
| 1.3 精密表面缺陷自动化检测技术研究现状 |
| 1.3.1 基于形貌特性的表面缺陷检测技术 |
| 1.3.2 基于光学特性的表面缺陷检测技术 |
| 1.4 本论文主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 本论文主要研究内容 |
| 1.4.2 本论文主要创新点 |
| 2 精密表面缺陷暗场散射理论模型与仿真分析 |
| 2.1 典型的暗场散射精密表面缺陷检测系统 |
| 2.1.1 表面缺陷评价系统 |
| 2.1.2 表面缺陷评价系统的局限性 |
| 2.2 精密表面缺陷暗场散射理论模型研究 |
| 2.2.1 散射场的表征方法 |
| 2.2.2 划痕和麻点缺陷的散射模型 |
| 2.2.3 灰尘缺陷的散射模型 |
| 2.2.4 微粗糙表面的散射模型 |
| 2.2.5 有限孔径内的散射强度 |
| 2.3 精密表面缺陷暗场散射仿真分析 |
| 2.3.1 不同精密表面缺陷散射场仿真结果分析 |
| 2.3.2 不同孔径散射强度仿真结果分析 |
| 2.4 暗场散射表面缺陷检测系统的改进方向 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于点扫描的多通道表面缺陷检测系统及标定技术 |
| 3.1 基于点扫描的多通道表面缺陷检测系统 |
| 3.1.1 基于暗场散射的多通道检测光路 |
| 3.1.2 点扫描轨迹规划 |
| 3.1.3 基于权重均值的图像重构方法 |
| 3.2 点扫描检测系统的标定技术研究 |
| 3.2.1 系统偏差引入影响分析 |
| 3.2.2 点扫描检测系统的标定流程设计 |
| 3.2.3 实际扫描轨迹数学模型的建立 |
| 3.2.4 基于直线度和尺度约束的系统偏差标定算法 |
| 3.2.5 基于标定结果的系统调整方法 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于偏振特性的灰尘麻点分类技术研究 |
| 4.1 光学偏振原理 |
| 4.1.1 光学偏振理论基础 |
| 4.1.2 偏振光的数学描述 |
| 4.2 灰尘麻点偏振特征的获取方法 |
| 4.2.1 灰尘麻点偏振特性分析 |
| 4.2.2 暗场散射偏振测量系统的一般结构 |
| 4.2.3 灰尘麻点偏振特征的提取 |
| 4.3 灰尘麻点偏振特征的区分度优化方法 |
| 4.3.1 归一化Mueller矩阵样本集的建立 |
| 4.3.2 偏振特征矢量区分度的评价方法 |
| 4.3.3 最优偏振测量态的非线性优化 |
| 4.4 基于偏振特征的灰尘麻点类别判定 |
| 4.5 偏振分类方法在表面缺陷检测系统中的实现方案 |
| 4.5.1 面扫描的表面缺陷评价系统的实现方案 |
| 4.5.2 点扫描的多通道表面缺陷检测系统的实现方案 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于暗场散射的精密表面微小缺陷检测能力验证实验 |
| 5.1 暗场散射检测系统的标定与微小缺陷检测实验 |
| 5.1.1 实验系统布局 |
| 5.1.2 系统标定及图像重构实验结果与分析 |
| 5.1.3 微小缺陷检测实验及成像效果对比与分析 |
| 5.2 基于偏振特性的灰尘麻点分类方法验证实验 |
| 5.2.1 灰尘麻点分类验证系统的搭建 |
| 5.2.2 灰尘麻点Mueller矩阵测量结果与分析 |
| 5.2.3 最优偏振测量态的获取与分类器的建立 |
| 5.2.4 灰尘麻点分类实验与对比 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（6）超光滑表面微小缺陷自动化检测方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 表面微小缺陷检测技术研究概述 |
| 1.2.1 散射法 |
| 1.2.2 干涉法 |
| 1.3 本文主要研究工作 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 2. 超光滑表面缺陷散射特性研究 |
| 2.1 表面缺陷散射理论分析 |
| 2.1.1 Mie散射理论 |
| 2.1.2 双向反射分布函数BRDF |
| 2.2 表面缺陷散射特性仿真计算 |
| 2.2.1 时域有限差分算法 |
| 2.2.2 远场外推计算方法 |
| 2.2.3 超光滑表面缺陷散射仿真建模 |
| 2.3 超光滑表面缺陷散射特性仿真结果分析 |
| 2.3.1 散射光强度仿真结果分析 |
| 2.3.2 散射光空间分布特征仿真结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3. 超光滑表面缺陷检测自动化调控方法研究 |
| 3.1 USMDS系统概述 |
| 3.1.1 主要系统设计 |
| 3.1.2 检测流程及指标 |
| 3.2 运动控制和位姿调节方法研究 |
| 3.2.1 扫描检测模型设计 |
| 3.2.2 重构图像拼接计算方法 |
| 3.2.3 主要位姿误差影响分析 |
| 3.2.4 基于图像先验的系统偏心校正方法 |
| 3.3 本章小结 |
| 4. 超光滑表面微小缺陷检测处理算法研究 |
| 4.1 基于实像定位的鬼像消除算法 |
| 4.2 缺陷定量描述方法研究 |
| 4.2.1 信号边缘特征点搜索算法 |
| 4.2.2 检测光斑尺寸标定 |
| 4.2.3 麻点缺陷尺寸测量方法 |
| 4.2.4 划痕缺陷尺寸测量方法 |
| 4.3 本章小结 |
| 5. 超光滑表面微小缺陷检测方法实验验证 |
| 5.1 实验系统布局 |
| 5.1.1 系统硬件组成 |
| 5.1.2 系统软件模块及功能 |
| 5.2 USMDS系统位姿调节实验 |
| 5.2.1 表面倾斜度误差补偿实验 |
| 5.2.2 系统对焦实验 |
| 5.2.3 偏心误差校正实验 |
| 5.3 USMDS系统检测能力验证实验 |
| 5.3.1 鬼像消除算法验证实验 |
| 5.3.2 缺陷定量描述方法验证实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6. 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
（7）光学元件表面缺陷粒子偏振散射特性区分研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外表面缺陷粒子建模及实验研究现状及分析 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 光散射偏振特性基本理论与研究方法 |
| 2.1 双向反射分布函数 |
| 2.2 偏振测量基础知识 |
| 2.2.1 光的偏振现象 |
| 2.2.2 光的偏振态 |
| 2.2.3 偏振态描述方式 |
| 2.3 偏振双向反射分布函数 |
| 2.3.1 偏振双向反射分布函数坐标定义 |
| 2.3.2 偏振双向反射分布函数矩阵描述 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 表面缺陷粒子偏振散射模型建立 |
| 3.1 两种表面缺陷物理特性及模型简化依据 |
| 3.2 表面上方颗粒物灰尘粒子偏振散射模型 |
| 3.2.1 表面上方颗粒物灰尘粒子存在形式 |
| 3.2.2 表面上方颗粒物灰尘粒子光偏振散射模型推导 |
| 3.3 表面下方气泡粒子偏振散射模型 |
| 3.3.1 表面下方气泡粒子存在形式 |
| 3.3.2 表面下方气泡粒子光偏振散射模型推导 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 表面缺陷粒子偏振散射特性仿真分析 |
| 4.1 表面缺陷粒子偏振散射模型的验证 |
| 4.2 不同缺陷环境下对表面缺陷粒子偏振散射特性仿真分析 |
| 4.2.1 表面下方气泡粒子所处位置对偏振散射特性的影响 |
| 4.2.2 光学元件表面材料对偏振散射特性的影响 |
| 4.2.3 表面缺陷粒子种类对偏振散射特性的影响 |
| 4.2.4 表面缺陷粒子大小对偏振散射特性的影响 |
| 4.3 不同观测条件下对表面缺陷粒子偏振散射特性仿真分析 |
| 4.3.1 波长对表面缺陷粒子偏振散射特性影响分析 |
| 4.3.2 入射和散射天顶角对表面缺陷粒子偏振散射特性影响分析 |
| 4.4 表面缺陷粒子偏振散射特性区分实验设计 |
| 4.4.1 表面缺陷粒子偏振散射特性区分实验设计原理及方法 |
| 4.4.2 表面缺陷粒子偏振散射特性区分实验光路图及装置 |
| 4.4.3 表面缺陷粒子偏振散射特性区分实验步骤 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）纳米流体等离激元光热转化及相变传热（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 纳米流体研究进展 |
| 1.2.1 纳米流体制备与表征 |
| 1.2.2 纳米流体光学特性 |
| 1.3 纳米流体光热转化研究的发展及挑战 |
| 1.3.1 纳米流体光热转化研究概述 |
| 1.3.2 纳米流体光热转化机理 |
| 1.3.3 纳米流体相变及热质传递过程机理 |
| 1.3.4 纳米流体光热转化及相变传热的应用研究 |
| 1.4 本课题研究内容 |
| 第2章 金纳米颗粒链吸收太阳能产热机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 颗粒与电磁辐射的相互作用 |
| 2.2.1 多颗粒与电磁辐射的相互作用 |
| 2.2.2 纳米颗粒产热量计算 |
| 2.3 纳米颗粒链吸收太阳能光热转化 |
| 2.3.1 计算模型建立与求解方法 |
| 2.3.2 模型验证 |
| 2.3.3 双颗粒体系 |
| 2.3.4 不同参数对颗粒链产热量的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光照金纳米流体液滴蒸发与临界浓度 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置与材料制备 |
| 3.2.1 实验装置、测量与误差 |
| 3.2.2 金纳米流体制备与表征 |
| 3.3 光照加热金纳米流体液滴蒸发特性 |
| 3.4 对称光照纳米流体液滴蒸发及临界浓度 |
| 3.4.1 液滴表面温度分布及BVR与CLR分区 |
| 3.4.2 液滴内流场及纳米颗粒分布 |
| 3.4.3 液滴内部能量分析 |
| 3.5 非对称光照纳米流体液滴蒸发 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 脉冲激光控制的气泡运动及间接光压 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 激光操控气泡运动及气泡受力 |
| 4.3 实验系统及材料 |
| 4.3.1 实验系统 |
| 4.3.2 实验材料与表征 |
| 4.4 气泡尺度效应与运动流型分区 |
| 4.5 气泡运动流型分区及过渡 |
| 4.5.1 流型Ⅰ:微纳气泡随液体运动的泡状流 |
| 4.5.2 流型Ⅱ:激光频率控制的气泡震荡流 |
| 4.5.3 流型Ⅲ:惯性控制的气泡震荡流 |
| 4.5.4 不同流型间过渡转换 |
| 4.6 应用前景与讨论 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 纳米流体光热-气动活塞式执行器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光热-气动活塞式执行器的设计与制作 |
| 5.3 执行器工作原理及能量转化 |
| 5.4 执行器工作特性及分析 |
| 5.4.1 液柱活塞受力分析 |
| 5.4.2 执行器性能的影响因素 |
| 5.4.3 劲度系数P_g |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论与主要创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）高反镜疵病尺寸变化与激光散射场分布关系的仿真与实验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文研究内容和结构安排 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 2 系统理论研究 |
| 2.1 基本概念 |
| 2.1.1 激光陀螺及高反镜的介绍 |
| 2.2 电磁波理论 |
| 2.3 有限元理论 |
| 2.3.1 有限元方程的建立 |
| 2.3.2 光与物质的相互作用 |
| 2.4 积分散射测量理论 |
| 2.5 微弱信号检测理论 |
| 2.5.1 微弱信号检测方法 |
| 2.5.2 相关检测技术 |
| 2.6 小结 |
| 3 高反镜表面疵病散射场的仿真 |
| 3.1 仿真软件的确定 |
| 3.1.1 仿真软件及方法可行性分析与验证 |
| 3.2 仿真过程 |
| 3.2.1 仿真流程分析 |
| 3.3 课题仿真过程 |
| 3.3.1 电磁波频域物理场计算原理 |
| 3.3.2 仿真计算过程 |
| 3.4 散射场强度的表达 |
| 3.4.1 散射场强度 |
| 3.5 激光散射场的分布 |
| 3.5.1 截面为单一三角形的疵病激光散射场分布图 |
| 3.5.2 截面为单一矩形的疵病激光散射场分布图 |
| 3.5.3 截面为复杂三角形的疵病激光散射场分布图 |
| 3.5.4 截面为复杂矩形的疵病激光散射场分布图 |
| 3.6 小结 |
| 4 整体实验系统设计搭建 |
| 4.1 光源的稳频与调制 |
| 4.1.1 光源的稳频 |
| 4.1.2 光源的调制 |
| 4.2 光路调整 |
| 4.3 探测器的选取 |
| 4.4 锁相放大器(LIA) |
| 4.4.1 相敏检波技术 |
| 4.5 数据采集卡 |
| 4.6 小结 |
| 5 数据测量与误差分析 |
| 5.1 积分散射测量系统 |
| 5.1.1 测试系统软件平台 |
| 5.1.2 积分散射测量平台搭建 |
| 5.1.3 测试步骤 |
| 5.2 误差分析 |
| 5.2.1 理论仿真误差 |
| 5.2.2 实验系统误差 |
| 5.3 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（10）基于单光束光镊的单分子力谱测量系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 光镊技术研究现状 |
| 1.2.1 光镊技术的分类 |
| 1.2.2 国内外光镊技术研究现状 |
| 1.2.3 光镊在单分子力谱测量中的应用 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 第2章 光镊捕获原理及光阱力模型建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于电磁模型的光阱力模型建立方法 |
| 2.3 T矩阵法在求解光阱力问题中的应用 |
| 2.3.1 T矩阵法基本原理 |
| 2.3.2 T矩阵计算方法 |
| 2.4 单光束光镊系统仿真实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于光镊系统的单分子力谱测量方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于光动量收集的光阱力测量方法 |
| 3.2.1 光动量收集法的光阱力测量原理 |
| 3.2.2 光动量变化量的测量方法 |
| 3.3 基于光阱刚度校正的单分子形变量测量方法 |
| 3.3.1 光镊系统中光阱位移的测量方法 |
| 3.3.2 基于功率谱信号的光阱刚度的标定方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 单光束光镊系统设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单光束光镊光路部分设计 |
| 4.2.1 聚焦光路设计 |
| 4.2.2 光阱力测量光路设计 |
| 4.2.3 成像光路设计 |
| 4.2.4 光路部分整体结构设计 |
| 4.3 单光束光镊测量与控制系统设计 |
| 4.3.1 光阱位置控制系统设计 |
| 4.3.2 光阱力反馈系统设计 |
| 4.3.3 光镊测量控制系统硬件部分设计 |
| 4.3.4 光镊控制系统上位机软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 单光束光镊系统性能及应用测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单光束光镊性能测试实验 |
| 5.2.1 光镊捕获与测力性能验证实验 |
| 5.2.2 光阱力反馈系统性能验证实验 |
| 5.2.3 功率谱法标定光阱刚度实验 |
| 5.2.4 DNA分子拉伸实验 |
| 5.3 PREQ1核糖开关力谱测量实验 |
| 5.3.1 preQ1核糖开关RNA简介 |
| 5.3.2 实验环境的准备 |
| 5.3.3 实验方法及操作要点 |
| 5.3.4 实验数据处理及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、一种半导体表面上微粒缺陷散射场的计算方法（论文参考文献）
- [1]计算光学成像：何来，何处，何去，何从？[J]. 左超,陈钱. 红外与激光工程, 2022
- [2]周期性微纳结构中的可控光捕获研究[D]. 王琳. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]大口径高精度光学元件疵病检测关键技术研究[D]. 陈雪. 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), 2020(01)
- [4]曲面光学元件表面缺陷检测技术研究[D]. 李成瑞. 电子科技大学, 2020(01)
- [5]基于暗场散射的精密表面微小缺陷检测能力提升技术研究[D]. 吴凡. 浙江大学, 2020(02)
- [6]超光滑表面微小缺陷自动化检测方法研究[D]. 都宇滨. 浙江大学, 2020(02)
- [7]光学元件表面缺陷粒子偏振散射特性区分研究[D]. 高萍萍. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [8]纳米流体等离激元光热转化及相变传热[D]. 闫鑫. 华北电力大学(北京), 2020
- [9]高反镜疵病尺寸变化与激光散射场分布关系的仿真与实验[D]. 江坤. 西安工业大学, 2020
- [10]基于单光束光镊的单分子力谱测量系统[D]. 汪靖涵. 哈尔滨工业大学, 2019(02)