[发明专利]一种获取同步辐射部分相干光的传播特性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及同步辐射技术领域，尤其涉及一种获取同步辐射部分相干光的传播特性的方法。

背景技术

同步辐射技术在现代科学中的应用越来越广泛，越来越多的同步辐射装置相继建立起来，而且对同步辐射性能的要求也越来越高。经过三代同步辐射的发展，目前世界上的同步辐射装置有70余台，其中第三代同步辐射装置有25台，并且还在不断建设中。在光束线建设中，需要了解具有相干性的X光经过光束线传播之后相干性能的变化，从而优化具体的光束线设计。目前，技术人员已经开发设计了一些模型和软件来模拟分析X光在光束线中的传播。

例如，文献1【同步辐射光束线中部分相干光的传播研究，作者：孟祥雨；郭春磊；王勇；吴衍青；邰仁忠刊名：光学学报出版日期：2013期号：第7期页码：318-325ISSN：02532239】提出了一种模拟同步辐射部分相干光的传播特性的离散化模型，其特点是基于统计光学理论，建立适用于同步辐射软X射线的部分相干光的传播模型。该模型利用互强度描述部分相干光，并采取分割波前以及互强度叠加的方法以及合理的近似，以定量分析部分相干光传播一定距离之后相干性能的变化，以及传播距离、光源相干长度、光源尺寸等因素对相干性能的影响。然而，该模型只能模拟部分相干光在自由空间或者经过狭缝调制后的传播，并不能分析其经过聚焦反射镜、光栅、波带片等同步辐射光学元件对相干性的影响。

又如，ESRF(欧洲同步辐射光源)的SHADOW3软件能够分析部分相干光经过同步辐射光学元件的传播特性，其原理是利用互强度描述部分相干光，并将物面的互强度分解成N个复振幅叠加的形式，以计算每个复振幅经过光学元件的传播，然后再将传播后的复振幅叠加成互强度，最终得到像面上的互强度分布。然而，该软件将物面的互强度分解成N个复振幅叠加的形式为近似处理，并不能准确地描述部分相干光在物面上的互强度分布。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种获取同步辐射部分相干光的传播特性的方法，以更加准确地实现部分相干光经过同步辐射光学元件的传播特性模拟。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种获取同步辐射部分相干光的传播特性的方法，用于获取部分相干光经过同步辐射光学元件的传播特性，包括确定所述部分相干光的物面和像面，还包括以下步骤：

步骤1，将所述物面、所述像面、以及所述同步辐射光学元件的入射面和出射面平均分为M*N个小面元，其中，M表示行数，N表示列数；

步骤2，测量所述部分相干光在所述物面上的物面互强度分布，然后通过离散化模型，根据所述物面互强度分布获取所述部分相干光从所述物面传播到所述同步辐射光学元件的入射面上的入射面互强度分布；

步骤3，获取所述同步辐射光学元件的振幅透过率分布，并根据式(4)获取所述部分相干光从所述同步辐射光学元件的入射面传播到所述同步辐射光学元件的出射面上的出射面互强度分布：

J(M_ij，M_kl)＝t(M_ij)t^*(M_kl)J(Q_ij，Q_kl)        (4)，

在式(4)中，J(M_ij，M_kl)表示所述同步辐射光学元件的出射面上的第i行j列小面元的中心点M_ij与第k行l列小面元的中心点M_kl的互强度，J(Q_ij，Q_kl)表示所述同步辐射光学元件的入射面上的第i行j列小面元的中心点Q_ij与第k行l列小面元的中心点Q_kl的互强度，t(M_ij)表示所述点M_ij的振幅透过率，t^*(M_kl)表示所述点M_kl的振幅透过率的共轭，其中，1≤i≤M，1≤j≤N，1≤k≤M，1≤l≤N；

步骤4，通过所述离散化模型，根据所述出射面互强度分布获取所述部分相干光从所述同步辐射光学元件的出射面传播到所述像面上的像面互强度分布；以及，

步骤5，根据所述像面互强度分布获取所述部分相干光的传播特性。

进一步地，所述同步辐射光学元件为聚焦光学元件或光栅。

进一步地，所述聚焦光学元件为波荡器、平面镜、狭缝、柱面镜或超环面镜。