信息光学试卷及复习资料

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信息光学期末测试题

《信息光学》期末测试题班级：姓名：学号：
1、同轴全息图和离轴全息图的主要区别是什么？
2、画出4f 相干滤波系统的结构示意图，并描述相干滤波的基本原理。

3、列举至少2种进行图像识别的方法。

4、请设计一种制作全息光栅的光学系统，并阐述控制光栅的周期方法。

5、什么是激光散斑？
6、物体复振幅透过率为
()()0111cos 22x t x f x comb π⎛⎫=
+∙⎡⎤ ⎪⎣⎦∆∆⎝⎭ 其中，0
1f ∆>>。

试设计一个相干滤波系统，使输出像中不再有细光栅线，单纯是余弦分布，给出滤波器的结构尺寸，用图解法说明系统原理。

（10分）
7、已知光栅的透过率为
()144x x t x rect comb a a a ⎛⎫⎛⎫=* ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
在4f 相干滤波系统中，用单位振幅单色平面波照明，如果仅让零频和12a ±周/单位长度的频率成分通过，而滤除其它频率成分，求此时在像面上输出的光场分布。

2006信息光学试卷

河北大学课程考核试卷（2005 — 2006学年第2学期）考核科目信息光学课程类别必修课考核方式闭卷卷别 A一、填充题：（共20分，每小题4分）1、在非相干光学系统中，对光波强度分布而言，光学系统是线性空不变系统，对光波的复振幅而言，光学系统是非线性系统。

2、衍射受限成像系统是指不考虑几何像差，而仅考虑光瞳产生的衍射限制。

3、透镜实现傅立叶变换的条件为：1/p+1/q=1/f ，其中p 是照明光源到透镜距离，q是观察屏到透镜的距离。

4、按记录时物光和参考光位置分类，光学全息分为同轴全息和离轴全息。

5、在相干光学处理中实现图像相减分为：复振幅相减、强度相减，时实和非时实相减。

在强度相减中是采用空域编码和频域解码的方法二、选择题：（共20分，每小题4分）1、一单位振幅的单色平面波，波矢Ｋ与x 轴夹角为45°,与y 轴夹角为45°，其复振幅在x, y 方向的空间频率为a. ζη=b. ζ=22，η= 22c. ζ=22π，η=22π 2、一个衍射屏的振幅透过率函数为 t(r)=A cos(ar 2) circ(r/r 0)，在成像和傅立叶变换性质上类似透镜，其焦距表达式a. f=∞b. f=π/λac. f=±π/λa3．白光通过干涉滤光片后，获得了波长宽度为1nm 的准单色光，当中心波长为600nm 时，若把光谱分布看作矩形线型，其相干时间为 a.τc = 0.36s b. τc =2×10-14s c. τc =1.2×10-12s4．利用一个焦距为f 的薄透镜对物函数进行傅立叶变换。

当采用单位振幅的相干平行光垂直照明物函数，欲在透镜的后焦面得到物的准确傅立叶频谱，物应放在。

a.透镜前焦面b.透镜前c.透镜后5．利用4F 相干光学信息处理系统，来实现图像S(x.，y)的识别。

其匹配空间滤波器应选择a. H(ζη)＝S(ζη),b. H(ζη)＝S*(ζη)c. H(ζη)＝1/S(x.，y) 三、问题与分析（共15分，每小题5分）1、什么是点扩展函数，给出透镜的点扩展函数表达式。

青岛大学信息光学期中试题

青岛大学信息光学期中试题《信息光学》期中考试试卷班级：2005级光信姓名：______学号：__________一简要回答或计算以下问题：1.什么是线性空间不变系统？2.对于一个线性光学成像系统，已知物函数uo和点扩散函数h，写出其像函数ui表达式？写出像函数频谱的表达式。

3.若上题中系统不仅是线性的，而且满足空间平移不变性，已知物函数uo和点扩散函数h，写出像函数频谱的表达式。

3.什么是传递函数H？写出它与点扩散函数h的关系式。

4.菲涅尔传播近似条件？夫琅和费衍射传播近似条件5.根据傅里叶逆变换，一个物体的复振幅分布g(某,y)可表示为：g(某,y)=G(,)ei2(某+y)dd试写出该式的物理意义。

6.一束光的复振幅u=1+co(kl某)+co(kmy),写出其角谱。

二.计算推导题：1、有一个线性平移不变系统，它的脉冲响应为h=inc(3某)，试计算对输入函数f(某)=co(2某)的响应函数g(某)。

2、已知一物体的复振幅透过率：t(某0,y0)=(1/2)[1+co(2f0某)]，放在放大率为1的成像系统中的物面上，用单位振幅单色平面波以角倾斜入射u=e某p(ik某in),透镜焦距为f，孔径为D.1)求物体的频谱。

2）若想使像平面出现条纹，则入射光最大倾角为多少？并求此时像面上像的强度分布。

1．已知两函数f=(某)tep(某)、h=rect[(某-1)/2]，求二者卷积f(某)h(某)=2.利用卷积定理求inc(某)inc(某)频谱3.推导一点物C经透镜后的出射波函数u(某l，,yl)如图.C(0,0,zO)(某o,yo)(某l,yl)三.用傅里叶光学的方法，求解一有限正弦振幅光栅的夫琅和费衍射光强分布公式，并分析其极大点位置。

（设：光栅屏函数为t=[1+min(2fo某o)]rect(某o/a)rect(某o/b)，单位振幅单色平面波垂直入射,系统中无透镜。

）1ar1r四．已知：一圆环屏函数为t(某o,yo)= 0其它22试推导证明：圆环的菲涅尔衍射光强在光轴上分布为：I(0,0,z)=4in[(1-a)/2z],设单位振幅单色平面波垂直入射.五.已知：有一衍射受限成像系统，其光瞳是边长为a的正方形。

信息光学试题及答案

信息光学试题及答案一、选择题（每题4分，共20分）1. 以下哪个选项不是信息光学的研究范畴？A. 光波传播B. 光纤通信C. 激光加工D. 量子计算答案：D2. 光纤通信中，光信号的传输介质是什么？A. 真空B. 空气C. 光纤D. 水答案：C3. 在信息光学中，光的相干性是指什么？A. 光的强度B. 光的颜色C. 光的传播方向D. 光波的相位关系答案：D4. 以下哪个设备不是用于光纤通信的？A. 光纤B. 光端机C. 路由器D. 光放大器答案：C5. 光波的频率与波长之间的关系是什么？A. 成正比B. 成反比C. 无关D. 相等答案：B二、填空题（每题4分，共20分）1. 光纤通信中，光信号的传输介质是________。

答案：光纤2. 光的相干性是指光波的________。

答案：相位关系3. 光纤通信中，光信号的调制方式包括________和________。

答案：幅度调制、频率调制4. 光纤通信中，光信号的传输损耗主要由________和________造成。

答案：材料吸收、散射5. 光纤通信中，光信号的传输距离可以通过________来延长。

答案：光放大器三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述信息光学在现代通信中的应用。

答案：信息光学在现代通信中的应用主要包括光纤通信、激光通信、无线光通信等。

光纤通信利用光纤作为传输介质，具有传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等优点。

激光通信则利用激光的高方向性和高相干性，实现远距离、高速度的通信。

无线光通信则通过大气或自由空间传输光信号，适用于移动通信和卫星通信。

2. 解释光波的相干性及其在信息光学中的重要性。

答案：光波的相干性是指不同光波之间能够相互干涉的能力，它与光波的相位关系密切相关。

在信息光学中，相干性是实现光信号调制、传输和检测的关键因素。

例如，在光纤通信中，相干光源可以提高信号的传输质量和距离。

在光学成像系统中，相干光源可以提高成像的分辨率和对比度。

信息光学复习题

信息光学复习题信息光学复习题一、光的本质和特性1. 什么是光的本质？光是由电磁波组成的，具有粒子和波动性质的物质。

2. 光的波长和频率之间有什么关系？光的波长和频率之间成反比关系，即波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。

3. 什么是光的干涉？光的干涉是指两束或多束光波相互叠加而产生的干涉现象。

4. 什么是光的衍射？光的衍射是指光通过一个孔或绕过一个障碍物后，光波的传播方向发生了改变。

5. 什么是光的偏振？光的偏振是指光波中的电矢量在特定方向上振动的现象。

二、光的传播和折射1. 光在真空中的传播速度是多少？光在真空中的传播速度是每秒约300,000公里。

2. 什么是光的折射？光的折射是指光从一种介质传播到另一种介质时，光线的传播方向发生改变的现象。

3. 什么是折射定律？折射定律是描述光在两种介质间折射规律的定律，即入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足的关系。

4. 什么是全反射？全反射是指光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线完全被反射回原介质内的现象。

5. 什么是光纤？光纤是一种能够将光信号传输的细长光导纤维，通常由光纤芯和包层组成。

三、光的色散和光谱1. 什么是光的色散？光的色散是指光通过某些介质或物体时，不同波长的光被分散成不同的角度或位置的现象。

2. 什么是光的光谱？光的光谱是指将光按照波长或频率进行排序后的光线分布图。

3. 什么是连续光谱？连续光谱是指包含了所有波长的光谱，如太阳光。

4. 什么是线状光谱？线状光谱是指只包含特定波长的光谱，如氢光谱。

5. 什么是衍射光谱？衍射光谱是指通过衍射现象产生的光谱，如菲涅尔衍射光谱。

四、光的偏振和偏振光器件1. 什么是偏振光？偏振光是指只在一个特定方向上振动的光波。

2. 什么是偏振片？偏振片是一种能够选择性地通过特定方向偏振光的光学器件。

3. 什么是偏振器？偏振器是一种能够将非偏振光转化为偏振光的光学器件。

4. 什么是偏振旋转？偏振旋转是指光在通过某些物质时，其偏振方向发生旋转的现象。

信息光学总复习

衍射图样的复振幅分布：
1 k 2 2 U ( x, y, z ) exp( jkz) exp j ( x y ) jz 2z x y U ( x0 , y0 ,0) f x , f y z z
除了一个与传播距离z及观察面坐标有关的位相因子以外,在给定距离z的平面上衍射场的分布正比于衍射屏透射光场的傅里叶变换, 其振幅及变换的尺度与距离z有关. 衍射图样的光强分布:正比于孔径透射函数的功率谱:
对于中心对称的光瞳(光瞳函数为实偶函数), OTF=MTF. 像的调制度 V的定义: IM : 最大光强; Im : 最小光强由于|MTF|<|MTF(0,0)|=1, 所以成像后的对比度一定下降。
空频为f0 ,调制度为m的余弦条纹，经过非相干成像系统后,成为空频f0 ,调制度为 m|OTF|fx=f0的余弦条纹. 这也是OTF的物理意义
二维傅里叶变换
函数f(x,y)在整个x-y平面上绝对可积且满足狄氏条件(有有限个间断点和极值点,没有无穷大间断点), 定义函数
F ( f x , f y ) f ( x, y) exp[ j 2 ( f x x f y y)dxdy

为函数f(x,y)的傅里叶变换, 记作: F(fx,fy)= {f(x,y)}=F.T.[f(x,y)], 或 f(x,y) F.T. F(fx,fy) f(x,y): 原函数, F(fx,fy)是f(x,y)的频谱函数 F(fx,fy)一般是复函数, F(fx,fy) =A(fx,fy)e jf (fx,fy)
Hc 与系统结构参数的关系:
H c f x , f y P di f x , di f y

对于实际光学系统，有一个由光瞳大小决定的有限通频带。比例变化(difx, dify)决定了截止频率f0.

信息光学清考试卷

天津工业大学（2011—2012学年）《信息光学》清考试卷 (2012. 5理学院)特别提示：请考生在密封线左侧的指定位置按照要求填写个人信息,若写在其它处视为作弊。

本试卷共有5 道大题,请认真核对后做答,若有疑问请与监考教师联系。

满分 3010203010总分复核题目一 1-9 二 10 三11-12 四 13-15 五 16-17得分评阅人一. 填空题(每空3分,请将答案写在空格处)1.已知连续函数()x f ，则()()()=-=02x x x f x h δ________________。

2.若()()()x g x h x f =*，则()()=*-x h x x f 0 ______________。

3. 函数)155(-x rect 的傅里叶变换为______________。

4. 当光源位于00y x 平面的坐标原点上，傍轴近似下，发散球面波在xy 平面的复振幅分布为 ____________________________________。

5.衍射受限的相干成像系统，其出瞳函数是边长为l 的正方形，光瞳函数是()⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=l rect l rect P ηξηξ,，则系统的截止频率为____________________________。

6. 透镜具有傅里叶变换性质和成像性质的根本原因在于___________________________________________。

-------------------------------密封线----------------------------------------密封线----------------------------------------密封线---------------------------------------学院专业班学号姓名-------------------------------装订线----------------------------------------装订线-----------------------------------------装订线---------------------------------------满分 30得分7.消除图像上的周期性网格可以采用的滤波器是________________（请在三者之中选择：低通滤波器，高通滤波器，方向滤波器）。

信息光学复习提纲--重点

信息光学复习提纲信息光学的特点Ch1. 线性系统分析1.矩形函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数2.sinc函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数3.三角函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数4.符号函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数5.阶跃函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数6.余弦函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数7. 函数：①三种定义②四大性质③作用8.梳状函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数9.高斯函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数10.傅里叶变换（常用傅里叶变换对）11.卷积：四大步骤，两大效应12.互相关、自相关的定义、物理意义13.傅里叶变换的基本性质和有关定理14.线性系统理论15.线性不变系统的输入输出关系，脉冲响应函数，传递函数16.抽样定理求抽样间隔Ch2. 标量衍射理论1. 标量衍射理论成立的两大条件2.平面波及球面波表达式:exp[(cos cos cos )]A ik x y z αβγ++（求平面波的空间频率）)](2exp[]exp[22y x zik ikz z A + 3.惠更斯——菲涅耳原理：()⎰⎰∑=dsrikr K P U cQ U )exp()()(0θ 4.基尔霍夫衍射理论： ⎰⎰∑-=dsrikr r n r n r ikr a j Q U )exp(]2),cos(2),cos([)exp(1)(0000λ令()()θλK rikr j Q P h )exp(1,=所以()⎰⎰∑=ds Q P hP UQ U ,)()(0当光源足够远，且入射光在孔径平面上各点的入射角都不大时，(),1,cos 0≈r n(),1,cos ≈r n ().1≈∴θK故()z ikr j Q P h )exp(1,λ=，]})()[(211{20020zy y z x x z r -+-+≈ 5. 菲涅耳衍射——近场衍射：0000202000022)](2exp[)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x z jk y x U y x zjkz j jkz y x U +-++=⎰⎰∞∞-λπλ6. 夫琅禾费衍射——远场衍射：（根据屏函数求衍射光强分布）000000022)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x U y x zjkz j jkz y x U +-+=⎰⎰∞∞-λπλ 7.衍射的角谱理论：（角谱的传播，求角谱分布）Ch.3 光学成像系统的频率特性1.透镜的傅里叶变换性质： ①相位变换作用：)](2exp[),(),(22y x f jky x p y x t +-=（二次位相因子）②透镜的傅里叶变换特性：（满足条件？什么情况下实现准确傅立叶变换） a. 物在透镜前b.物在透镜后 2. 衍射受限系统的点扩散函数：⎰⎰∞∞--+--=--yd x d y y y x x x j y d x d P d K y y x x h i i i i ii i ~~]}~)~(~)~[(2exp{)~,~()~,~(002200πλλλ 光瞳相对于i d λ足够大时，理想情况：点物成点像)~,~()~,~(22o i o i i o i o i y y x x d K y y x x h --≅--δλ3. 相干照明下衍射受限系统的成像规律：),(),(~),(i i g i i i i i y x U y x h y x U *=其中，)]~,~([),(~y d x d P F y x h i i i i λλ=，),(1),(0My M x U M y x U i i i i g =4.衍射受限系统的相干传递函数（CTF ）：()()ηλξληξi i d d P H ,,=（坐标轴反演）5. 截止频率：圆形光瞳：o c oc i c d DM d D λρρλρ2,2=== 正方形光瞳：不同方向的截止频率不同，45度时最大)22max ic d aλρ= 6. 衍射受限系统的非相干传递函数（OTF ） 7. OTF 与CTF 的关系Ch.4 光学全息1. 普通照相与全息照相的比较2. 全息照相的核心：波前记录和再现①方法：干涉法（标准方法，即将空间相位调制→空间强度调制） ②特点：全息图实际上就是一幅干涉图 ③全息图的分类：a 。

光信息管理组织(信息光学)

光信息处理（信息光学）复习提纲第一章线性系统分析1．空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？2．空间频率分量的定义及表达式？3．平面波的表达式和球面波的表达式？4．相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？5．非相干照明下物光强分布的表示式及物理意义？6．线性系统的定义7．线性系统的脉冲响应的表示式及其作用8．何谓线性不变系统9．卷积的物理意义10．线性不变系统的传递函数及其意义11．线性不变系统的本征函数第二章标量衍射理论1．衍射的定义2．惠更斯-菲涅耳原理3．衍射的基尔霍夫公式及其线性表示4．菲涅耳衍射公式及其近似条件5．菲涅耳衍射与傅立叶变换的关系6．会聚球面波照明下的菲涅耳衍射7．夫琅和费衍射公式8．夫琅和费衍射的条件及范围9．夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系10．矩形孔的夫琅和费衍射11．圆孔的夫琅和费衍射（贝塞尔函数的计算方面不做要求）12．透镜的位相变换函数13．透镜焦距的判别14．物体位于透镜各个部位的变换作用15．几种典型的傅立叶变换光路第三章光学成象系统的传递函数1．透镜的脉冲响应2．相干传递函数与光瞳函数的关系3．会求几种光瞳的截止频率4．强度脉冲响应的定义5．非相干照明系统的物象关系6．光学传递函数的公式及求解方法7．会求几种情况的光学传递函数及截止频率第五章光学全息1．试列出全息照相与普通照相的区别2．简述全息照相的基本原理3．试画出拍摄三维全息的光路图4．基元全息图的分类5．结合试验谈谈做全息实验应注意什么（没做过实验，只谈一些理论性的注意方面）6．全息照相为什么要防震，有那些防震措施，其依据是什么7．如何检测全息系统是否合格8．全息照相的基本公式9．全息中的物像公式及解题（重点）复习第一章线性系统分析1．空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？时间量空间量22v T πωπ==22K f ππλ== 时间角频率空间角频率其中：v ----时间频率其中：f ---空间频率T----时间周期λ-----空间周期物理意义：由图1.7.3知：（设光在z x ,平面内传播，0=y ）cos xd λα=，又 ∵ 1x xf d =联立得：cos x f αλ=讨论：① 当090,,<γβα时0,,>z y x f f f ，表示k沿正方向传播；②标量性，当α↗时，αcos ↘→x f ↘→x d ↗ 当α↘时，αcos ↗→x f ↗→x d ↘ ③标量性与矢量性的联系条纹密x d ↘→x f ↗→α↘→θ↗x x f d 1=λαcos =x f 条纹疏x d ↗→x f ↘→α↗→θ↘2．空间频率分量的定义及表达式？{}γβαcos ,cos ,cos k k ={}z y x r ,,=)cos cos cos (γβαz y x k r k ++=⋅代入复振幅表达式：()()()[]γβαμcos cos cos ex p ,,,,0z y x jk z y x z y x U ++=()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=z y x j z y x λγλβλαπμcos cos cos 2exp ,,0 ()()[]z f y f x f j z y x z y ++=λπμ2ex p ,,0式中：λαcos =x f ，λβcos =yf ，λγcos =z f3．平面波的表达式和球面波的表达式？平面波()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=z y x j z y x U λγλβλαπμcos cos cos 2exp ,,0 ()()[]z f y f x f j z y x U z y x ++=πμ2ex p ,,0球面波()1,,jkr aU x y z e γ=()21212212121221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=++=z y x z z y x r近轴时()1,,U x y z ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=1221021exp z y x jkz r a()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅≈1221102exp exp z y x jk jkz z a ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=12202exp z y x jkU若球面波中心不在坐标原点，上式改为：()1,,U x y z ()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++-=1202002exp z y y x x jkU4．相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？设()y x f ,为一物函数的复振幅，其傅氏变换对为 ()()(),exp 2x y x y F f f f x y j f x f y dxdyπ∞-∞⎡⎤=-+⎣⎦⎰⎰ ()()(),exp 2x yxyxyf x y F f f j f x f y df dfπ∞-∞⎡⎤=+⎣⎦⎰⎰可见：物函数()y x f ,可以看作由无数振幅不同()x y x y F f f df df 方向不同()cos ,cos xyf f αλβλ==的平面波相干迭加而成。

中科大研究生信息光学复习题

信息光学习题问答题1. 傅里叶变换透镜和普通成像透镜的区别。

答：普通透镜要求共轭面无像差，为此要消除各种像差。

由几何关系可计算平行光入射在透镜后焦面得到的像高u f h cos /ηλ=，因为λ=ηλη==⋅=uu f u u ftgu f h sin ,cos cos sin 。

傅里叶变换透镜频谱面上能够获得有线性特征的位置与空间频率关系ηλ=f h 。

普通透镜和傅里叶透镜对平行光输入在后焦面上光点的位置差321sin 'fu u f ftgu y ≈-=∆称频谱畸变。

普通透镜只有在u 很小时才符合傅里叶变换透镜的要求。

要专门设计消除球差和慧差，适当保留畸变以抵消频谱畸变。

2. 相干光光学处理和非相干光光学处理的优缺点。

答：非相干光处理系统是强度的线性系统，满足强度叠加原理。

相干光信息处理满足复振幅叠加原理。

因为复振幅是复数，因此有可能完成加、减、乘、除、微分、积分等多种运算和傅里叶变换等。

在非相干光学系统中，光强只能取正值。

信息处理手段要少。

相干光学信息处理的缺点：（1）相干噪声和散斑噪声。

相干噪声：来源于灰尘、气泡、擦痕、指印、霉斑的衍射。

产生杂乱条纹，对图像叠加噪声。

散斑噪声：激光照射漫反射物体时（生物样品，或表面粗糙样品），物体表面各点反射光在空间相遇发生干涉，由于表面的无规则性，这种干涉也是无规则的，物体表面显出麻麻点点。

（2）输入输出问题相干光信息处理要求信息以复振幅形式在系统内传输，要制作透明片和激光照明。

而现代电光转换设备中CRT ，液晶显示，LED 输出均为非相干信号。

（3）激光为单色光，原则上只能处理单色光，不能处理彩色图像。

非相干光处理最大优越性是能够抑制噪声。

3. 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射的区别与联系。

按照近似程度的不同，衍射场的计算可分（1）菲涅尔衍射―――――观察屏离衍射物不太远（2）夫琅和费衍射―――――光源与观察屏距屏都相当于无穷远当满足菲涅耳衍射的充分条件[]2max20203)()(81y y x x z -+->>λ时)](2exp[*),()exp(12z)()(jk exp )y ,x (z j jkz)exp )y x,(220002020000y x zkj y x U jkz z j dy dx y y x x U U +λ-+-λ=⎰⎰∞∞＝〕〔（－可近似为000202000022)(2exp )(2exp ),()(2exp )exp(1),(dy dx y y x x z j y x z k j y x U y x z k j jkz z j y x U ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+λπ-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+λ=⎰⎰∞∞- z 增大到⎥⎦⎤⎢⎣⎡+z y x jk 2exp 2020可略去，即π<<+λπ22)(2max2020z y x 或max 2020)(21y x z +λ>>该范围内的衍射为夫琅和费衍射{})y ,x (U )zy x jk exp(z j )jkz exp(dy dx )y y x x (z j exp )y ,x (U )z y x jk exp(z j )jkz exp()y ,x (U 0002000000222222F +λ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+λπ-+λ=⎰⎰∞∞-观察面上的场分布正比于孔径面上出射场的傅里叶变换。

信息光学基础复习

若对于任意两个输入函数f1和f2 g1 x, y L f1 x, y g2 x, y L f2 x, y
对于任意复数常数a1和a2，均有如下关系成立：
La1 f1 x, y a2 f2 x, y La1 f1 x, y La2 f2 x, y a1L f1 x, y a2L f2 x, y a1g1 x, y a2g2 x, y
定义

Circ

x2 r0
y2

1 0
x2 y2 r0 others
应用：常用来表示圆孔的透过率。
9）脉冲函数 (Delta function) 太重要了
10）梳状函数( Comb function)
1）卷积
• 应用： 2、相干成像：
复振幅 Ut=U0＊h 3、非相干成像：
U(P0) 是输入， U(P) 是输出， h(P,P0) 是该线
性系统的脉冲响应(点扩散函数)。
h(P,P0) 可以看作是：衍射屏上P0点的一个单位脉冲在场点P产生的复振幅分布。它描述了衍射系统的特性。
它具有点源球面波的特性，它就是惠更斯-费涅耳原理中的次波源发出的次级波球面波。若把衍射过程看成一个线性系统，惠更斯-费涅耳原理中的次级球面波就是这个系统的脉冲响应(点扩散函数)。
jk
x2
y2 2z

菲涅耳衍射等效于线性空不变系统，系统的传递函数
exp(jkz)exp -
jz(
f
2 x

f
2 y
)
3、衍射的角谱理论
A

cos
,
cos

A0

信息光学试题及答案

信息光学试题及答案一、选择题1. 光学成像的基本条件是：A. 物距等于像距B. 物距大于像距C. 物距小于像距D. 物距等于两倍焦距2. 光的干涉现象说明光具有：A. 波动性B. 粒子性C. 直线传播性D. 反射性3. 在全息照相中，记录的是：A. 物体的实像B. 物体的虚像C. 物体的像差D. 物体的光强分布二、填空题4. 光的衍射现象表明，光波在遇到障碍物或通过狭缝时，会发生______现象。

5. 光纤通信利用的是光的______原理，可以实现长距离、大容量的信息传输。

三、简答题6. 简述迈克尔逊干涉仪的工作原理。

7. 光学信息处理技术在现代通信中的应用有哪些？四、计算题8. 已知一个凸透镜的焦距为10厘米，物体距离透镜15厘米，求像的性质和位置。

9. 一个光源发出波长为600纳米的光，通过一个双缝干涉装置，求在屏幕上距离中心亮纹1毫米处的条纹间距。

五、论述题10. 论述光学信息存储技术的发展及其对未来信息技术的影响。

参考答案：一、选择题1. D2. A3. D二、填空题4. 衍射5. 总反射三、简答题6. 迈克尔逊干涉仪通过将一束光分成两束，分别照射到两个反射镜上，再反射回来，通过观察两束光的干涉条纹，可以测量光波的波长或物体的微小位移。

7. 光学信息处理技术在现代通信中应用广泛，如光纤通信、光电子器件、光存储技术等，它们提高了信息传输的速度和容量，降低了传输损耗。

四、计算题8. 根据透镜成像公式，1/f = 1/u + 1/v，其中f为焦距，u为物距，v为像距。

代入数据得1/10 = 1/15 + 1/v，解得v = 30厘米，由于v > u，可知成像为倒立、放大的实像。

9. 根据双缝干涉条纹间距公式，Δx = λL/d，其中λ为波长，L为观察屏到双缝的距离，d为双缝间距。

由于题目中未给出L和d，无法直接计算条纹间距。

五、论述题10. 光学信息存储技术，如光盘存储、全息存储等，具有存储密度高、读取速度快、耐用性好等优点。

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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==信息光学试卷篇一：3信息光学试卷信息光学一、填空题（共30分，每空2分）1. 与微波一样，光波是一种＿＿＿＿＿波，其在真空中的速度＿＿＿＿＿米/秒。

2. 从傅立叶光学的角度看，透镜的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

3. 全息术包括物光波前的纪录和再现两个过程，全息照片同时记录了波前的＿＿＿信息和＿＿＿信息。

4. 光学成像系统分相干光学成像系统和非相干光学成像系统，相干光学成像系统的传递函数称＿＿＿，非相干光学成像系统的传递函数称＿＿＿。

5. 全息记录的原理不仅可用于光波波段，也可用于电子波，、和声波等，只要波动过程在形成干涉花样时具有足够的相干性即可。

6. 若??和?分别表示光波的波长范围和平均波长，则准单色光需要满足的条件是。

7. 正弦型振幅全息图透射率为t?t0?t1cos2??x，其中t0是平均透射率，t1是调制幅度。

在最佳的理想情况下t0＝1/2，t1＝1/2。

该情况下可得最佳衍射效率为。

8. 菲涅耳近似其实质是用来代替球面的子波；夫琅和费近似实质是用代替球面子波。

9. 关于成像质量的评价，主要有两种方法：二、简答题（共20分）1、简述标量衍射理论适用的条件。

（6分）2、简述阿贝成像的原理（6分）3、根据二元滤波所作用的频率区间可将二元振幅滤波器分为哪几类？并简要说明其特点。

（8分）三、证明题（16分，每题8分）1、证明傅立叶变换变换关系式：F{rect(x)rect(y)}=sinc(fx)sinc(fy)2、一个函数的“等效面积”?XY可定义为?????XY?????g(x,y)dxdyg(0,0)，而g的“等效带宽”则通过它的变换式G由下式定义：??X??G(f?fXfY,fY)dfXdfY?????G(0,0)。

证明：?XY??fXfY?1。

信息光学复习要点,复习提纲,考试题库

1. 画出二个 rect(τ) 2. 将rect(τ)折叠后不变; 3. 将一个rect(-τ)移位至给定的x, rect[-(τ -x)]= rect(τ - x); 4. 二者相乘;乘积曲线下面积的值即为g(x).
-1/2
τ
0 1/2 x-1/2 x x+1/2
1 -1 0
g(x) x 1
筛选性质
∫
∞
−∞
f ( x)δ ( x − x0 )dx = f ( x0 )
δ函数是偶函数 δ (− x) = δ ( x)
比例变换性质
1 δ (ax) = δ ( x) a
梳状函数（Comb Function）
二维傅里叶变换
1.傅里叶变换
正变换
F ( ξ ,η ) =
+∞
逆变换
f ( x, y ) =
底宽:2|a|, 面积: S= |a|
又写成：Λ(x)Biblioteka 符号函数（ Signum ）
⎧1 ⎪ sgn( x) = ⎨ 0 ⎪−1 ⎩
Sgn(x) 1 0 -1 x
x>0 x=0 x<0
用途：代表“
π ”相移器、反相器
阶跃函数（ Step Function ）
⎧ 1 ⎪ step ( x) = ⎨1 2 ⎪ 0 ⎩ x>0 x=0 x<0
Step(x) 1 0 x 与符号函数关系:
Sgn(x)=2 Step (x)-1
用途：开关；无穷大半平面屏
圆柱（域）函数（ Circular Function ）
⎛ x2 + y 2 circ ⎜ ⎜ a ⎝ ⎛ r ⎞ ⎧1 circ ⎜ ⎟ = ⎨ ⎝ a ⎠ ⎩0 ⎞ ⎧1 ⎪ ⎟=⎨ ⎟ ⎪0 ⎠ ⎩ r≤a r>a x2 + y2 ≤ a 其它

信息光学试卷(A附参考答案).doc

□I P嘉应学院物理系《信息光学》课程考试题(A)一、填空题(计：30分)\.焙息光学舞点采用傅里叶分析和线性理论分析光波的传播、衍射和成像现象,将光学系统看成是收集和传输光信息的系统,把光现象用通信和信息理论进行阐述;信息光学从“空域” 走向“频域”,不仅可以用光强、振幅或透过率的空间怖来描述光学图像,也可以用空间频率的分布和变化来描述光学图像。

2.一波长为人沿(a、0、y)方向传播的光波，其空间频率大小为UX ,它有3个分量，分另U为cosed入、cos BIX、cosMM _；3.在直角坐标系xyz中平面光波的波动方程为E(x,y.z) = & exp贝后•,+弗(工,y)l或E(x, y,z) = A Q exp \j(k x x+k y y + k z z +(/>0 (x, y)]—,近轴球面光波的波动方程为E(x, y,z) = (& / z) exp + y，/2z)] }；4.矩形函数rec/(对在光学中常用来描述其傅里叶变换为sinc(fr) , 8(x)函数在光学中常用来描述一点光源其频谱为—；5.若f[ f(t) ] = F(y),则有FC f(t-t0) ] = exp^j2^-U0]F(y) , f[ f(t)'e j2nv(/~\=F(v-v0)；6.系统的脉冲响应函数是指当彩獭人为砌函数时，其输出函数即是该系统的脉冲响应函数,传递函数指的是系统脉冲响应函数的傅里叶变换；7.对理想成像系统[令系统的脉冲响应函数为h(x,y)]而言，在空域中，其输出光场U(x,y)与输入Uo(x,般间的关系用卷积表示为=U*r,y)*龙的y),用叠加积分表示为t/(x,y) = |J U Q(X0,y0)7z(x0,y0;x,y}dx Q dy Q；在频域中,表示为U伤，&)=观4&旧伉,&)或F「U(XN)1=印％句h(x・Y)L ______________________________8近场衍射也称为菲涅耳衍射,其输出光场U(x,y)与输入光场U o(x o,yo)的关系，由系统论的角度可写为U(x,y) = U°(x,y)*h(x,y),其中衍射系统脉冲响应函数表达式为h(x,y) =(1/j2z0)exp{jk[z0 +(x2 +y2/2z0)]),其含义是输入平面上坐标原点处点光源所发近轴球面波传输zo距离到达输出平面上(而处所产生的光场9.就全息图的本质而言，散射物体的平面全息，记录过程是物光与参考光的于涉过程，记录在干板上的是物光与参考的干涉条纹,再现过程，是在再现光照明情况下光的& 第射过程。

信息光学总复习1

意义：衡量同一函数不同点之间的相关程度。
应用：自相关测量
自相关的运算性质：
1、厄米特对称：
e ff ( x ) f ( x ) ★ f ( x ) f ( x ) ★ f ( x )

若f(x)为实函数，则自相关函数为偶函数。
2、自相关函数的模在原点处有极大值。即
e ff ( x ) f ( x ) ★ f ( x ) e ff (0 ) f (0 ) ★ f (0 )

f ( , ) ( x x 0 , y y 0 )d d
任一函数与函数卷积运算的结果只是将该函数在坐标上平
移x0, y0，函数值分布不变，曲线形状不变。
证明 2 ： f ( x, y ) ( x x0 , y y0 )

T

* 各个梳之间等间距；
* 每个梳具有函数性质。
二维： comb ( x , y ) comb
( x ) comb ( y )
( x n, y m )
n , m

梳状函数与普通函数的乘积：
f ( x )co m b ( x x0 ) x0

m
2 自相关
定义：
e ff ( x ) f ( x ) ★ f ( x )

f ( ) f ( x ) d

f ( x ) f ( ) d

性质：
e ff ( x ) f ( x ) ★ f ( x ) f ( x ) ★ f ( x ) e ff ( x )
应用：矩形光瞳的非相干成像系统光学传递函数。

信息光学考卷及答案

信息光学考卷及答案一、选择题（每题1分，共5分）1. 下列哪种现象属于光的衍射现象？A. 光的折射B. 光的干涉C. 光的散射D. 光的衍射A. 全反射B. 折射C. 衍射D. 干涉3. 下列哪种元件在光纤通信系统中起到放大信号的作用？A. 光发射器B. 光接收器C. 光衰减器D. 光放大器4. 光学系统中的分辨率与下列哪个因素有关？A. 光波长B. 焦距C. 口径5. 在全息摄影中，下列哪个元件用于记录光强和相位信息？A. 激光器B. 全息胶片C. 光阑D. 透镜二、判断题（每题1分，共5分）1. 光的干涉现象是由于光波相遇时产生的相位差引起的。

（√）2. 光的衍射现象说明光具有波动性。

（√）3. 光纤通信系统中，光发射器和光接收器必须使用相同波长的光源。

（×）4. 全息摄影可以实现对三维物体的立体显示。

（√）5. 光学系统中的像差可以通过使用透镜组合来消除。

（×）三、填空题（每题1分，共5分）1. 光的波长越长，其在介质中的折射率越______。

（小）2. 光纤通信系统中，常用的光源是______。

（激光器）3. 光的干涉现象中，两束相干光的相位差为______时，出现亮条纹。

（整数倍波长）4. 全息摄影的基本原理是利用光的______和______。

（干涉、衍射）5. 光学系统中的像差主要包括______和______。

（球差、彗差）四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述光的干涉现象及其应用。

2. 光的衍射现象有哪些特点？3. 光纤通信系统中，为什么需要使用光放大器？4. 全息摄影的步骤有哪些？5. 简述光学系统中的像差及其校正方法。

五、应用题（每题2分，共10分）1. 一束光通过狭缝后，在屏幕上形成衍射图样。

已知光波长为500nm，狭缝宽度为0.01mm，求第一暗条纹的位置。

2. 一光纤通信系统，光源波长为1300nm，光纤长度为10km，求信号在光纤中传播的时间。

信息光学复习题

第一章 1.1已知不变线性系统的输入为()()x x g com b = 系统的传递函数⎪⎭⎫⎝⎛b f Λ。

若b 取（1）50=.b （2）51=.b ，求系统的输出()x g '。

并画出输出函数及其频谱的图形。

答：（1）()(){}1f δx g'x ==F 图形从略，（2）()()()()()x s π2co 3211f δ311f 31f x g'x x x +=⎭⎬⎫⎩⎨⎧++-+=δδF 图形从略。

1.3 对一个空间不变线性系统，脉冲响应为 ()()()y x y x h δ77=sinc ,试用频域方法对下面每一个输入()y x f i ,，求其输出()y x g i ,。

（必要时，可取合理近似）（1）()x y x f π4=1cos ,答：()(){}(){}{}{}()(){}{}{}{}{}x x f rect x y x y x h y x f y x g x π4cos π4cos 7π4cos δ7x sin 7π4cos ,,,111111==⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛===----F F F F F F F F F F（2）()()⎪⎭⎫ ⎝⎛75⎪⎭⎫ ⎝⎛754=2y rect x rect x cos y x f π, 答：()(){}(){}{}()()(){}{}()()()()⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅*=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛==---75rect 75rect π4cos 775sinc 75f sinc 7575π4cos δ7x sin 775rect 75rect π4cos ,,,x 11112y x x f rect f x y y x x y x h y x f y x g x y F F F F F F F F（3）()()[]⎪⎭⎫⎝⎛758+1=3x rect x cos y x f π,答：()()[]()(){}(){}()()()()()()()()()()()(){}⎪⎭⎫ ⎝⎛75=75≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛775≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎭⎫ ⎝⎛75*⎪⎭⎫ ⎝⎛4+81+4-81+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛775*8+1=⎭⎬⎫⎩⎨⎧7⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛758+1=1-1-1-1-1-3x rect f 75f sinc f rect f 75f sinc f rect f δ75f sinc f f x f rect f δ75f sinc x cos y 7x sin x rect x cos y x g y x x y x x y x x x x y x δδδδδπδπF F F F F F F F ,（4）()()()()()y rect x rect x comb y x f 22*=4, 答：()()()()(){}()(){}{}()()()()()()()()()()()()(){}()()x π6cos x π2cos f f f f f f f f f f f rect f f δf f δf f δf f δf rect f sinc 2f sinc f f comb y 7x sin y rect x rect x comb y x g y x y x y x y x y x x yx y x y x y x x y x y x 1060-3180+250=3+0530-3-0530-1+1590+1-1590+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎭⎫ ⎝⎛-3-2120-1+6370+1-6370+41=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛2⎪⎭⎫ ⎝⎛41=722*=1-1-1-1-2...,.,.,.,.,F ,.,.,.,F F F F F ,δδδδ0.25δδδ1.5 若对二维函数()()ax a y x h 2=sinc ,抽样，求允许的最大抽样间隔并对具体抽样方法进行说明。