毕业论文开题报告：CCD测量光栅衍射效率的信号处理与误差分析

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　信息科学与技术学院　　　 专业班级：09电子科学与技术A班

课题名称 CCD测量光栅衍射效率的信号处理与误差分析

1、本课题的的研究目的和意义：

CCD探测器件具有高灵敏度、低噪声、快速读出、高动态范围和宽光谱响应范围等优点，结合计算机技术，CCD器件在光电检测领域已得到广泛应用。本毕业设计目的是学习用用CCD测量光栅衍射效率。
2、 文献综述（国内外研究情况及其发展）：

当激光束投射在浮雕矩形光栅上，透过光栅的衍射光斑将反映浮雕矩形光栅的表面信息。利用浮雕矩形光栅0级衍射和1级衍射的衍射效率比，可间接得到光栅刻槽深度，这种测量方法的理论精度优于1nm。 传统测量光栅衍射效率的方法很多，大多采用的是扫描测量方式，传统方式的缺点是测量时间较长，样品测试过程中需要不断转
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为真实的激光光斑图像和光强分布。

为了提高CCD的工作性能，根据CCD器件的工作原理，对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析，给出了其噪声的详细分类。根据各噪声的特点，提出了相应的噪声处理技术，并针对输出噪声，给出了双相关采样法、双斜积分法、钳位采样法三种相关双采样电路处理方式，使器件的信噪比得以提高。


3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：

A.提纲: (1)对CCD的输出电压曲线进行处理和判读。
(2)峰值积分平均法。
(3)最高幅值法结合数据平滑技术。
(4)进行误差分析。
B.成果形式： 论文形式

4、拟解决的关键问题：

(1)对CCD的输出电压曲线进行处理和判读。
(2)光强分布曲线预处理(峰值积分平均处理、数据平滑处理)
(3)进行误差分析。


5、研究思路、方法和步骤：

线阵CCD的长度可做到远大于面阵CCD的长度，较适合用于同时测量光栅各级衍射效率。在涉及光通量统计的测试系统中，CCD采集到的像素点灰度值直接反映了光强大小，因此线阵CCD的输出电压曲线就代表了光强分布特性，而要获得光栅各级衍射效率，需要对线阵CCD的输出电压曲线进行处理和判读。

峰值积分平均处理
由于入射光栅的激光不是严格意义的平行光，其衍射光斑的峰值光强度具有平均（平顶）效应，采用光强度分布的积分平均处理就是在峰值 处的有限范围 到 进行光强度积分平均，获得统计意义的第m级衍射光的强度：
积分平均法对随机起伏噪声有很好的抑制作用，所以能减小激光量子噪声、激光散斑和CCD噪声的影响。 和 的取值可采用峰值的百分比幅值点对应的 坐标进行取值。如图1所示。

图1
数据平滑处理
通常光栅衍射各级次光强分布接近高斯型, 使用高斯拟合进行平滑可以得到很好的光栅衍射光强分布曲线。使用高斯平滑后, 多数软件还会给出光斑直径( 按光强最大值的1/ e2 大小) 和拟合误差等参数, 极大地方便分析高斯型的光强分布情况。


6、本课题的进度安排：

2013年1月10日～2013年3月10日 查阅资料。
2013年3月11日～2013年4月1日 设计方案（4月1日上交方案，要求1000字以上的项目方案报告）。
2013年4月2日～2013年5月1日 仿真与实验（5月1日上交结果报告，要求有图、表的报告）。
2013年5月2日～2013年5月15日 整理数据，写论文，完成初稿。
2013年5月16日～2013年5月30日 修改论文，完善设计，论文答辩


7、参考文献：

[1]刘荣祁，陈建荣，林宝卿，庄其仁.浮雕矩形光栅刻槽深度的衍射测量方法，应用激光， 2009，29(3)：252-255
[2]印建平.一种测试平面光栅衍射效率的改进方案.仪器仪表学报，1995，16(3)：229~332
[3]齐向东.新型平面光栅衍射效率扫描测试仪方案.光机电信息，1997，14(11)：22~26
[4]龚健，沈德洪，林中等.GS*C-Ⅱ型平面光栅衍射效率测试 ……（未完，全文共3341字，当前仅显示1687字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文开题报告：CCD测量光栅衍射效率的信号处理与误差分析》）