利用近共振激光驻波场操纵中性原子实现纳米级条纹沉积是一种新型的研制纳米结构长度标准传递方法。在会聚原子过程中, 由于沉积基片的存在, 激光驻波场内会产生直边衍射现象, 从而影响原子的运动轨迹及沉积光栅。建立了直边衍射扰动下激光驻波场模型, 通过四阶龙格-库塔法, 对铬原子的三维运动轨迹及沉积效果进行仿真。考虑到激光功率与失谐量的影响, 从半峰全宽(FWHM)和对比度入手, 对铬原子运动轨迹及沉积条纹特性进行分析。结果表明, 当激光功率为3.93 mW, 失谐量为200 MHz时, 原子沉积光栅的FWHM为6.043 nm, 对比度为0.863, 原子沉积光栅的质量最佳。与经典模型相比, 该模型考虑了驻波场中直边衍射的影响, 所得模拟结果更接近实际, 对实验有理论指导意义。

为了研究基片的直边衍射效应对激光汇聚铬原子沉积特性的影响, 利用半经典模型, 采用改进后的设定恰当步长的4阶龙格-库塔算法, 模拟了铬原子在直边衍射激光驻波场中的3维运动轨迹和3维沉积光栅结构, 研究了衍射边与反射镜的距离、激光中轴线与基片表面的距离对激光汇聚原子沉积过程的影响。结果表明, 基片摆放位置不同, 沉积效果受到衍射效应的影响程度也随之改变;当衍射边到反射镜的距离为0.81cm、激光中轴线与基片表面的距离为0.01mm时, 纳米光栅的半峰全宽最小, 同时对比度最大。该研究成果为原子光刻实验提供了丰富的理论指导。

针对直边衍射效应造成的图像边缘退化问题，建立边缘退化模型。从菲涅尔直边衍射理论出发，基于信号与系统理论的图像边缘退化数学描述方法，分析了造成图像边缘退化的原因。通过分析不同光源波长和成像物距下直边衍射强度分布曲线的特点，构造简单函数实现衍射光强分布的近似，进而得到退化系统传递函数; 利用退化系统传递函数构造滤波器对获取图像的边缘进行恢复，从而提高尺寸测量精度。实验结果表明: 经边缘恢复方法校正后的测量结果误差约为0.02 mm，相对未校正数据的测量结果误差减小0.04 mm，提高了尺寸测量精度。

为了研究原子光刻实验中基片对汇聚激光场的影响, 基于标量光学理论, 采用数值计算对直边衍射情况下高斯激光驻波场特性进行了仿真。结果表明, 高斯激光的直边衍射效应会呈现与平面光波相似的强度振荡现象, 两者直边衍射后的第1个强度突变分别为中轴线强度的1.18倍和1.37倍; 随着束腰的增大, 高斯激光的衍射越接近平面波; 中轴线和基片表面距离会影响高斯激光截面进入直边几何阴影之外的大小; 直边衍射后入射波和其经过反射镜作用的反射波相遇叠加在光轴方向上会形成稳定的驻波; 这种驻波的强度在垂直光轴截面上呈现一定的衍射特性。该研究有利于理解直边衍射时高斯驻波场形成的实质; 并可通过适当的激光参量来调整实验激光驻波场结构。

采用提高漫反射信号强度方式来达到反隐形的雷达,是不可能从根本上实现反隐形的。提出了一种新的雷达反隐身技术,利用直边衍射来测量跟踪隐形飞行物体。利用直边衍射现象,当激光对隐形飞行物扫描时,不但可以模拟出隐形飞行物体所在的位置及飞行速度,还可以得到其大小和形状,能够对隐形飞行物体实现全场跟踪测量。利用直边衍射原理制作的雷达还具备数据加密功能。

提出了运用针孔光阑来提高细长柱形物边缘检测精度的方法.通过在聚焦透镜后焦点处加一针孔光阑进行低通空间滤波,滤除掉柱形边缘直边衍射的高频成分,以提高边缘检测精度.理论上分析了该方法的可行性,并通过实验对结论作出了验证.