针孔滤波器的滤波设计分析开题报告

1．本课题研究的背景、目的及意义

目前人类社会正面临能源危机的困难人们急需寻找可持续的清洁的能源来代替不可再生的能源，而大型激光系统中实现受控核聚变能获得可持续的清洁的能源，大型激光系统中关键装置之一是空间滤波器。

空间滤波器在目前的大型激光系统中是一种必需装备，传统的空间滤波器由一个4F系统组成，其中包括两个正透镜和一个圆形滤波光阑，担负着系统中传输光束的空间滤波、像传递、口径匹配等各种功能，也是一种可用来对激光腔中的放大自发辐射进行截断的光学器件。

本课题要求学生在了解传统针孔滤波器的基本特性和功能的基础上，进一步了解光束在针孔滤波器中的传输过程，并利用商业MATLAB软件完成相应光束传输物理模型的数学建模，分析针孔光阑以及焦距参数设计对系统空间滤波效果的影响。

2．本课题主要研究内容和预期目标

研究内容：

1.了解针孔滤波器的结构及其基本原理；

2.了解针孔滤波器在大型激光系统中的作用背景；

3.了解高斯光束；了解光强的概念；了解近场调制度和近场对比度的概念；

4.学习基本的Matlab程序，利用Matlab对滤波器进行建模，并对焦距参数以及 针孔光阑对滤波器的影响进行分析。

预期目标：

1.熟悉针几何光学；

2.熟悉波动光学、傅里叶变换理论；

3.初步了解Matlab软件编程；

4.了解针孔滤波器并完成理论分析和建模；

5.分析焦距参数以及针孔光阑对滤波器的影响。

4．本课题主要参考文献

[1] 熊晗，狭缝型空间滤波器的光束传输特性研究[D]. 苏州大学，2014:1-167.

[2]Han Xiong, Tiancheng Yu, Fan Gao, Xiang Zhang and Xiao Yuan. Filtering characteristics of a three-lens slit spatial filter for high power lasers[J]. Optics Letters,2017, 42(22):4593-4595.

[3] 顾德门. 傅立叶光学导论[M]. 科学出版社,1985:161-224.

[4]Murray J E, Milam D, Boley C D, et al. Spatial filter pinhole development for the National Ignition Facility[J]. Applied Optics, 2000, 39(9):1405-20.

[5] Han Xiong, Xiao Yuan, Xiang Zhang, and Kuaisheng Zou. Performance of a simplified slit spatial filter for large laser systems[J]. Opt.Express, 2014, 22: 22211–22219.

[6]Han Xiong. Application of a three-lens slit spatial filter in high power lasers[J]. Optics Communications,2018, 418:37-40.

[7] 吕百达. 激光光学:光束描述、传输变换与光腔技术物理[M]. 北京：高等教育出版社, 2003:98-191.

[8]李菁辉, 张琥杰, 周申蕾,等. 空间滤波器小孔对谱色散匀滑使用效果的影响[J]. 光学学报, 2010, 30(003):827-832.

[9]尹达人, 许生龙. 二维傅里叶变换及其在红外系统分析中的应用 第二讲 空间滤波器的分析[J]. 红外技术, 1998:44-46.

[10]Huang X, Liu N, Cui J. Digital pinhole filter used for detection of confocal microscopy images[J]. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 2008, 7133:1-5.

[11]贺迎春, 李凤英, 周行. 激光束光强分布测量中针孔光阑的影响[J]. 应用激光, 1994, 03(03):117-120.

[12]CelliersPM, Estabrook K G, Wallace R J, et al. Spatial Filter Pinhole for High-Energy Pulsed Lasers[J]. Applied Optics, 1998, 37(12):2371-2378.

5．本课题的具体进度安排（包括序号、起迄日期、工作内容）

一、2022.12.06 — 2022.02.28 指导教师与学生联系，学生根据要求收集资料

二、2022.03.01 — 2022.03.05 指导教师下达毕业任务书

三、2022.03.06 — 2022.03.12 完成并提交开题报告

四、2022.03.15— 2022.06.04 进行论文的理论推导和数据处理

五、2022.04.19 — 2022.04.30 进行中期检查

六、2022.05.10 — 2022.05.21 完成论文初稿

七、2022.05.24 — 2022.06.04 根据指导教师的修改意见对论文进行修改

八、2022.05.31 — 2022.06.11 指导教师写出评语，并完成毕业论文评阅

九、2022.06.07 —2022.06.25 完成论文答辩