当一束相干激光被随机粗糙表面上的粗糙颗粒散射后,形成了很多光波微元,这些光波微元在散射屏后的区域进行随机干涉叠加并在观察平面上形成了一种“斑纹”结构,这就是散斑。由于受光的衍射角的限制,越是靠近散射屏的区域观察到的由叠加形成的散斑包含的光波微元的数目越少;反之,越是远离散射屏的区域,叠加形成的散斑包含的微元数目越多。根据散斑传播空间的不同,可以将散斑分为像面散斑(光波微元经过光学成像系统在其像面上形成的散斑)和衍射区散斑(光波微元不经由任何成像器件直接在空间中干涉叠加形成的散斑)。对于衍射区散斑,又可以分为近场散斑(距离随机表面一个波长范围以内的散斑)和远场散斑(包括菲涅尔衍射区散斑和夫琅和费衍射区散斑)。　　由此看来,近场散斑反映的是随机散射屏上某一区域的微观性质,或者说是局域性质,当所有的光波微元都能到达我们选择的观察面上的每一点时,这就形成了远场散斑,远场散斑是散射屏后所有光波微元的叠加效果,它反映的是散射屏的宏观性质。菲涅尔深区散斑是介于近场区域和远场区域之间的散斑,在实验中我们采集的是距离散射屏后1cm处及此后小范围区域内的散斑。　　根据第一段的介绍,近场散斑比远场散斑更能反映散射屏的微观性质和统计特性,菲涅尔深区散斑由于非常靠近近场区域,所以该区域散斑中也包含了随机表面的大量信息,对菲涅尔深区散斑的研究可用来提取随机粗糙表面的统计参量。本文就菲涅尔深区散斑展开讨论,研究其光强的相关特性以及散斑的统计特性,研究其变化特点以及和随机粗糙表面统计特性之间的联系,并在文章的最后讨论了菲涅尔深区散斑的纵向相关特性。本文的结构如下:　　在第一章,我们首先介绍了散斑的概念以及成像条件;其次介绍了散斑在医学、天文学、建筑学、晶体学、气候学等方面的广泛应用;最后我们讨论了散斑的描述方法、探究了散斑的统计特性并按照散斑的成像条件对散斑场进行了划分,着重讨论了菲涅尔深区散斑和远场散斑的特征以及区别。　　第二章首先讲述了随机散射屏后菲涅尔深区散斑的形成过程,分析了散射屏后几何光学效应区域、几何光学效应和干涉效应的转变区域、少数散射颗粒的散斑场区域、高斯散斑区域的散斑的形成机理、主导因素以及本区域散斑的特征;对利用散斑测量随机粗糙表面统计参量的方法进行了讨论。　　第三章在理论上,从散斑强度相关函数的定义出发,推导了菲涅尔深区散斑的自相关和纵向相关函数,得出了相关函数关于相关间隔的函数表达式。在实验上,建立了采集菲涅尔深区散斑的光学实验系统,根据深区散斑的相关函数拟合理论表达式提取随机粗糙表面的统计参量,将拟合结果与由原子力显微镜的测量结果进行对比,得到了比较一致的结果;最后分析了深区散斑的特征和统计特性,重点探讨了菲涅尔深区散斑的纵向相关特性随着衍射距离的变化规律和散斑的纵向分形特征。　　第四章对全文进行了总结并且展望未来的研究趋势。