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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-TDS220

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