畢業(yè)論文開題報告：CCD測量光柵衍射效率的信號處理與誤差分析

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：　信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院　　　 專業(yè)班級：09電子科學(xué)與技術(shù)A班

課題名稱 CCD測量光柵衍射效率的信號處理與誤差分析

1、本課題的的研究目的和意義：

CCD探測器件具有高靈敏度、低噪聲、快速讀出、高動態(tài)范圍和寬光譜響應(yīng)范圍等優(yōu)點，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，CCD器件在光電檢測領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。本畢業(yè)設(shè)計目的是學(xué)習(xí)用用CCD測量光柵衍射效率。
2、 文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：

當(dāng)激光束投射在浮雕矩形光柵上，透過光柵的衍射光斑將反映浮雕矩形光柵的表面信息。利用浮雕矩形光柵0級衍射和1級衍射的衍射效率比，可間接得到光柵刻槽深度，這種測量方法的理論精度優(yōu)于1nm。 傳統(tǒng)測量光柵衍射效率的方法很多，大多采用的是掃描測量方式，傳統(tǒng)方式的缺點是測量時間較長，樣品測試過程中需要不斷轉(zhuǎn)
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為真實的激光光斑圖像和光強分布。

為了提高CCD的工作性能，根據(jù)CCD器件的工作原理，對CCD圖像的噪聲組成進(jìn)行了較完整的分析，給出了其噪聲的詳細(xì)分類。根據(jù)各噪聲的特點，提出了相應(yīng)的噪聲處理技術(shù)，并針對輸出噪聲，給出了雙相關(guān)采樣法、雙斜積分法、鉗位采樣法三種相關(guān)雙采樣電路處理方式，使器件的信噪比得以提高。


3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：

A.提綱: (1)對CCD的輸出電壓曲線進(jìn)行處理和判讀。
(2)峰值積分平均法。
(3)最高幅值法結(jié)合數(shù)據(jù)平滑技術(shù)。
(4)進(jìn)行誤差分析。
B.成果形式： 論文形式

4、擬解決的關(guān)鍵問題：

(1)對CCD的輸出電壓曲線進(jìn)行處理和判讀。
(2)光強分布曲線預(yù)處理(峰值積分平均處理、數(shù)據(jù)平滑處理)
(3)進(jìn)行誤差分析。


5、研究思路、方法和步驟：

線陣CCD的長度可做到遠(yuǎn)大于面陣CCD的長度，較適合用于同時測量光柵各級衍射效率。在涉及光通量統(tǒng)計的測試系統(tǒng)中，CCD采集到的像素點灰度值直接反映了光強大小，因此線陣CCD的輸出電壓曲線就代表了光強分布特性，而要獲得光柵各級衍射效率，需要對線陣CCD的輸出電壓曲線進(jìn)行處理和判讀。

峰值積分平均處理
由于入射光柵的激光不是嚴(yán)格意義的平行光，其衍射光斑的峰值光強度具有平均（平頂）效應(yīng)，采用光強度分布的積分平均處理就是在峰值 處的有限范圍 到 進(jìn)行光強度積分平均，獲得統(tǒng)計意義的第m級衍射光的強度：
積分平均法對隨機(jī)起伏噪聲有很好的抑制作用，所以能減小激光量子噪聲、激光散斑和CCD噪聲的影響。 和 的取值可采用峰值的百分比幅值點對應(yīng)的 坐標(biāo)進(jìn)行取值。如圖1所示。

圖1
數(shù)據(jù)平滑處理
通常光柵衍射各級次光強分布接近高斯型, 使用高斯擬合進(jìn)行平滑可以得到很好的光柵衍射光強分布曲線。使用高斯平滑后, 多數(shù)軟件還會給出光斑直徑( 按光強最大值的1/ e2 大小) 和擬合誤差等參數(shù), 極大地方便分析高斯型的光強分布情況。


6、本課題的進(jìn)度安排：

2013年1月10日～2013年3月10日 查閱資料。
2013年3月11日～2013年4月1日 設(shè)計方案（4月1日上交方案，要求1000字以上的項目方案報告）。
2013年4月2日～2013年5月1日 仿真與實驗（5月1日上交結(jié)果報告，要求有圖、表的報告）。
2013年5月2日～2013年5月15日 整理數(shù)據(jù)，寫論文，完成初稿。
2013年5月16日～2013年5月30日 修改論文，完善設(shè)計，論文答辯


7、參考文獻(xiàn)：

[1]劉榮祁，陳建榮，林寶卿，莊其仁.浮雕矩形光柵刻槽深度的衍射測量方法，應(yīng)用激光， 2009，29(3)：252-255
[2]印建平.一種測試平面光柵衍射效率的改進(jìn)方案.儀器儀表學(xué)報，1995，16(3)：229~332
[3]齊向東.新型平面光柵衍射效率掃描測試儀方案.光機(jī)電信息，1997，14(11)：22~26
[4]龔健，沈德洪，林中等.GS*C-Ⅱ型平面光柵衍射效率測試 ……（未完，全文共3341字，當(dāng)前僅顯示1687字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文開題報告：CCD測量光柵衍射效率的信號處理與誤差分析》）