光场传输模拟(菲涅尔衍射)

光场传输模拟
题目：一束平面光通过一内径为2mm，外径3mm的圆环光阑，在光阑后100mm处加一相位板，相位板口径10mmx10mm，左半侧相位延迟0，右边相位延迟pi，在相位板后100mm处放一透镜，焦距200mm，计算透镜后150mm、200mm、250mm处光场分布。

思路：根据标量衍射理论，光在均匀介质中传播时，任意输出面上的光场分布可以由输入面的光场分布乘以相应的传递函数而求得。

程序：
clear
syms abxynm
a=2。

%µ¥Î» mm
b=3。

%µ¥Î» mm
wavelength=532e-6。

%²¨³¤ µ¥Î» mm
N=1024。

%²ÉÑùµãÊý£¨N*N£©
L0=10。

%²ÉÑù¿í¶È
delta_x=L0/N。

%¿Õ¼ä²ÉÑù¼ä¸ô
delta_y=L0/N。

delta_fx=N/L0。

%ƵÓò²ÉÑù¼ä¸ô
delta_fy=N/L0。

k=2*pi/wavelength。

%²¨Êý
for m=1:N
for n=1:N
if (((m-N/2>*delta_x>^2+((n-N/2>*delta_y>^2>>=a^2&(((m-
N/2>*delta_x>^2+((n-N/2>*delta_y>^2><=b^2
U0(m,n>=1。

else
U0(m,n>=0。

end
end
end
figure(1>
imshow(U0,[]>。

aabs=abs(U0>。

figure(2>
z1=100。

G0=fftshift(fft2(U0>>。

Fx=(-N/2+1:N/2>/N*delta_fx。

Fy=(-N/2+1:N/2>/N*delta_fy。

[Fx,Fy]=meshgrid(Fx,Fy>。

k=2*pi/wavelength。

%²¨Êý
H0=sqrt(1-wavelength^2*(Fx.^2+Fy.^2>>。

H1=exp(i*k*z1*H0>。

%´«µÝº¯Êý
Gz=G0.*H1。

Uz=ifft2(fftshift(Gz>>。

aabss1=abs(Uz>。

imshow(aabss1,[]>
colormap(gray>
figure(3>
z2=100。

s=N/2。

for m=1:N
for n=1:N
if n<s
P(m,n>=pi。

else
P(m,n>=0。

end。

end。

end。

T=exp(i*P>。

GOO=fftshift(fft2(Uz.*T>>。

H02=sqrt(1-wavelength^2*(Fx.^2+Fy.^2>>。

H2=exp(i*k*z2*H02>。

GZZ=ifft2(GOO.*H2>。

aabsss=abs(GZZ>。

imshow(aabsss,[]>
figure(4>
z3=200。

f=200。

for m=1:N
for n=1:N
T2(m,n>=exp(-i*k*(((m-N/2>*delta_x>.^2+((n-N/2>*delta_y>.^2>/(2*f>>。

end
end
U2=GZZ.*T2。

G2=fft2(U2>。

H03=sqrt(1-wavelength^2*(Fx.^2+Fy.^2>>。

H3=exp(i*k*z3*H03>。

G2o=G2.*H3。

U2=ifft2(G2o>。

aabss3=abs(U2>。

imshow(aabss3,[]>
colormap(gray>
模拟结果：
圆环光阑
光通过光阑后100mm处光场分布
光通过相位板后200mm处光场分布
光通过透镜后150mm处光场分布<f=200mm）
光通过透镜后200mm处光场分布<f=200mm）<右边为放大后结果）
光通过透镜后250mm处光场分布<f=200mm）
申明：
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