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傅里叶变换光学系统 何杰勇 11343022 b13.pdf

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光信息专业实验:傅里叶光学变换系统 中山大学光信息专业实验报告:傅里叶光学变换系统 实验人:何杰勇 合作人:徐艺灵 组号B13 一、实验目的和内容 1、了解透镜对入射波前的相位调制原理。 2 、加深对透镜复振幅、传递函数、透过率等参量的物理意义的认识。 3、观察透镜的傅氏变换(FT )图像,观察4f 系统的反傅氏变换(IFT )图像,并进行比较。 4 、在4f 系统的变换平面(T )插入各种空间滤波器,观察各种试件相应的频谱处理图像。 二、实验原理 D(x,y) 1、透镜的FT 性质及常用函数与图形的关学频谱分析 透镜由于本身厚度的不同,使得入射光在通过透镜时,各处走 过的光程差不同,即所受时间延迟不同,因而具有相位调制能力。 Q1 Q2 图1 为简化分析,假设任意点入射光线在透镜中的传播距离等于 M N 改点沿光轴方向透镜的厚度,并忽略光强损失,即通过透镜的光 波振幅分布不变,仅产生位相的变化,且其大小正比于透镜在该 点的厚度。设原复振幅分布为UL (x, y) 的光通过透镜后,其复振 幅分布受到透镜的位相调制,附加了一个位相因子(x, y) 后变 D0  为UL (x, y) : 图1  UL (x ,y )UL x( y, ) e xjp x[ y ( , ) ] (1) D 若对于任意一点(x ,y )透镜的厚度为D x ,透镜的中心厚度为 。光线由该点通 ( , y) 0 D 过透镜时在透镜中的距离为D x ,空气空的距离为 -D x ,透镜折射率为n ,则 ( , y) 0 ( , y) 该点的总的位相差为: (x, y) k[D D(x, y)] knD(x, y) kD k(n 1)D(x, y) (2 ) 0 0 (2 )中的k =2 π/ λ,为入射光波波数。 用位相延迟因子t(x, y) 来表示即为: t(x, y) exp( jkD )exp[ jk(n 1)D(x, y)] (3 ) 0 由此可见只要知道透镜的厚度函数D(x, y ) 就可得出其相位调制。在球面镜傍轴区域, 用抛物面近似球面,可以得到球面透镜的厚度函数为: 1 光信息专业实验:傅里叶光学变换系统 1 2 2 1 1 D(x, y)  D  (x  y )(  ) (4 ) 0
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