信息光学复习题

信息光电子30道复习题集答案.doc

1、电子与光子有哪些差别？光子有哪些显著的特征?光子具冇极高的信息容最和效率，极快的响应能力，极强的互联能力与并行能力，极人的存储能力。

光了静止质量为零，但是可以传输电磁能和动能，也可以传输偏振特性。

光了在真空中以光速传播，在其他介质中速度会有所减小。

光子没冇自旋，电了冇自旋•电了是费米了，带基本电荷，具冇空间局域性。

它可以是信息的载体, 也可以是能最的载体。

作为信息载体时，可以通过金局导线或无线电波在白由空间进行传递。

电载信息的主要储存方式为磁储存。

光子是玻色子，电中性，没有空间局域性而具有时间可逆性。

它可以是信息的载体，也可以是能量的载体。

作为信息载体时，可以通过光纤（光缆）或口由空间进行传递，光载信息的主要存储方式为光储存。

光子具有的优异特性：光子具有极高的信息容量和效率，光子具有极快的响应能力，具有极强的互连能力与并行能力，光子具有极人的存储能力。

2、为什么说光波是理想的信息载体，光纤是理想光信息传输介质？・＞发送信号的频率越高（波长越短）,可载送的信息量就越多.光波范围包括红外线、可见光、紫外线，波长范围为300um^6*10-3um,光波的波长远远比无线电波波长短，所以目前可以认为光波是理想的信息载体。

・＞光纤是理想的光信息传输介质：1.传输频带宽，通信容量大。

2.信息传输的损耗小，容易实现长中继距离的传输。

3.可用光纤作为传输，介质损耗小（可达到0.2dB/km），传输速率大（50Tbit/s）o3、描述半导体激光器激光产生的过程。

半导体激光器的材料应如何选择？首先，由外界的泵浦作用使增益介质处于激发态；然后，白发辐射开始发生，产生一系列具冇不同波长的光了源；冇些光了经过频率选择并获得了反馈，重新进入增益介质；这些被反馈会凹来的光子会使处于激发态的增益介质受激跃迁，并发生受激辐射，产生更多与Z相同的光子；上述过程反复发工，直到激光器中只有经过选频的频率和增益大于损耗的光频率存在。

这吋输出的激光实际上是从半导体激光器谐振腔中泄漏出來的激光，谐振腔小的激光强度要远大于输出的激光强度。

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B

一、选择题（每题2分，共40分）1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A 、矩形B 、圆孔C 、其它形状2．Sinc 函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样A 、圆孔B 、矩形和狭缝C 、其它形状3．高斯函数)](exp[22y x+-π常用来描述激光器发出的________________ A 、平行光束B 、高斯光束C 、其它光束4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率A 、圆孔B 、矩孔C 、方孔5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算A 、输出-输入关系B 、输入-输出关系C 、其它关系6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________A 、相似程度B 、不同程度C 、其它关系7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________A 、锐化B 、平滑化C 、其它8互相关是两个信号之间存在多少相似性的量度。

两个完全不同的，毫无关系的信号，对所有位置，它们互相关的结果应该为________________A 、0B 、无穷大C 、其它9．周期函数随着其周期逐渐增大，频率（即谱线间隔）________________。

当函数周期变为无穷大，实质上变为非周期函数，基频趋于零A ．愈来愈小B 、愈来愈大C 、不变10．圆对称函数的傅立叶变换式本身也是圆对称的，它可通过一维计算求出，我们称这种变换的特殊形式为________________。

这种变换只不过是二维傅立叶变换用于圆对称函数的一个特殊情况A 、贝塞尔变换B 、傅立叶-贝塞尔变换C 、贝塞尔-傅立叶变换11．函数)()(b x a x -+-δδ的傅立叶变换为________________A 、1B 、),(y x f f δC 、)](2exp[b f a f i y x +-π 12．函数),(y x δ的傅立叶变换为________________A 、1B 、),(y x f f δC 、)sgn()sgn(y x13．函数)()(y Comb x Comb 的傅立叶变换为________________A 、),(y x f f δB 、1C 、)()(y x f Comb f Comb 14．函数rect(x)rect(y)的傅立叶变换为________________A 、),(y x f f δB 、1C 、)(sin )(sin y x f c f c15．对于电路网络，输入和输出都是一维的实值函数，即随时间变化的电压或电流信号。

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。

信息光学基础复习

sin

a
x

sin c
x
a
a
零点位置：
x na n 1, 2,3,

函数图形
6）高斯函数 (Gauss function)
经常见到
7）圆域函数 (Circle function)
定义
x2 y 2
Circ

r
0

1

0

x 2 y 2 r0
1 cos
1 cos
1 cos
fz
fy
fx ZΒιβλιοθήκη YX

平面波的空间频率
频率
传播方向
由于各个不同空间频率的空间傅里叶分量可
看作是沿不同方向传播的平面波，因此称空间频谱
为xy平面上复振幅分布的角谱。
以平面波传播方向的角度(方向余弦)为宗量，
复振幅分布的空间频谱(角谱)表示为
Nonlinear systems often use specialized methods
unique to each system. No general theory exists
for nonlinear systems.
➢ Time or space invariant.
➢ Memoryless .
即系统对输入函数中不同频率基元成分的传递能力。
线性平移不变系统的脉冲响应h(x,y)与传递函数
H(u,v)构成一对FT对：
其根源在于：脉冲响应(信号)是在空域中描述系统
的性质，在空域中对输入函数进行分解，选用的基
元函数是δ(x- , y- ); 而传递函数是在频域中描述

信息光学考卷及答案

一、（12 分）
1、以平面波为例说明光波空间频率的物理意义。（3 分）
答：
平面光波的空间频率是光波沿某个方向传播时空间周期的倒数。
fx
cos
，
fy
cos
，
fz
cos
，
其物理意义为光波传播方向的分布，这种分布反映了衍射物的衍射特性。
2、用怎样的的滤波器可以消除由于光学元件污染或损伤形成的衍射光斑？（3 分）
可得：
fx
2 2
，
fy
1 ， 2
fz
3 2
2、用波长为 632.8nm 的平面光波垂直照射直径为 2mm 的衍射孔，若观察范围是与衍射孔共轴、半径为 30mm 的圆域，试求实现夫琅禾费衍射的距离。（6）答：z>>398.7mm
3、50mw 氦氖器发出波长λ=632.8nm 激光，若其波长宽度 Δλ =0.2nm 埃，问：能产生干涉的最大光程差是多少毫米？（6 分）
答：在扩束镜的后焦点处加低通滤波器，只让零级光通过。
3、设光栅常数为 d，缝宽为 a 的光栅放置在 4F 系统的输入面，问：用怎样的滤波器；在什么条件下，可使像面的亮度分布出现衬度反转？（3 分）
答:
滤波器只阻挡零级谱，并且在 2a>d 的情况下可使像面的亮度分布出现衬度反转
4、用红色激光记录菲涅尔全息图，用蓝色激光再现。问再现像会发生什么变化？（3 分）
H fx ,fy hx, yexp j2 fx x fy ydxdy
是卷积的平移不变性。
五、（12 分） 1、试设计一个完整的光路。制造一个全息透镜，要求某单色平行光以与 z 轴成 θ 角方向入射时，能在 f 点聚集。
θ 5word 版本可编辑.欢迎下载支持.

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》简单重点及题目

一、选择题（每题2分，共40分）1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A 、矩形B 、圆孔C 、其它形状2．Sinc 函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样A 、圆孔B 、矩形和狭缝C 、其它形状3．高斯函数)](exp[22y x +-π常用来描述激光器发出的________________A 、平行光束B 、高斯光束C 、其它光束4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率A 、圆孔B 、矩孔C 、方孔5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算A 、输出-输入关系B 、输入-输出关系C 、其它关系6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________A 、相似程度B 、不同程度C 、其它关系7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________A 、锐化B 、平滑化C 、其它8互相关是两个信号之间存在多少相似性的量度。

两个完全不同的，毫无关系的信号，对所有位置，它们互相关的结果应该为________________A 、0B 、无穷大C 、其它9．周期函数随着其周期逐渐增大，频率（即谱线间隔）________________。

当函数周期变为无穷大，实质上变为非周期函数，基频趋于零A ．愈来愈小B 、愈来愈大C 、不变14．函数rect(x)rect(y)的傅立叶变换为________________A 、),(y x f f δB 、1C 、)(sin )(sin y x f c f c16．一个空间脉冲在输入平面位移，线性系统的响应函数形式不变，只产生相应的位移，这样的系统称为________________A、时不变系统B、空间不变系统或位移不变系统C、其它系统17．线性空间不变系统的脉冲响应的傅立叶变换称为系统的________________。

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。

重庆邮电大学《信息光学》历年期末考试试卷(含答案)

重庆邮电大学《信息光学》历年期末考试试卷（含答案）一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪项不是信息光学的研究内容？A. 光的传播与成像B. 光的干涉与衍射C. 光的通信与传输D. 光的量子特性答案：D2. 下列关于光波的说法，错误的是：A. 光波是一种电磁波B. 光波的传播速度与介质无关C. 光波可以发生干涉与衍射现象D. 光波的频率与波长成反比答案：B3. 下列关于光学透镜的说法，正确的是：A. 凸透镜具有放大作用，凹透镜具有缩小作用B. 凸透镜的焦距与凹透镜的焦距相等C. 透镜的放大倍数与焦距成正比D. 透镜的放大倍数与焦距成反比答案：A4. 下列关于光的干涉现象的说法，错误的是：A. 干涉现象是光波相互叠加的结果B. 干涉现象分为相干干涉和非相干干涉C. 相干干涉的条纹间距与光源的波长成正比D. 非相干干涉的条纹间距与光源的波长成反比答案：D5. 下列关于光的衍射现象的说法，正确的是：A. 光的衍射现象仅发生在光遇到障碍物时B. 光的衍射现象与光的传播方向无关C. 光的衍射现象与光的波长成正比D. 光的衍射现象与光的波长成反比答案：C二、填空题（每题2分，共20分）6. 光的传播速度在真空中的数值为______。

答案：3×10^8 m/s7. 光的频率与波长的关系式为______。

答案：v = λf8. 透镜的放大倍数与焦距的关系式为______。

答案：M = 1/f9. 光的干涉现象分为______干涉和______干涉。

答案：相干干涉，非相干干涉10. 光的衍射现象与______有关。

答案：光的波长三、计算题（每题20分，共60分）11. 一束波长为600nm的单色光通过一个焦距为10cm的凸透镜，求成像距离。

解：根据透镜成像公式 1/f = 1/u + 1/v，其中u为物距，v为像距，f为焦距。

已知 f = 10cm，u = ∞（因为无穷远的光线经过透镜后成像于焦点），代入公式得：1/10 = 1/∞ + 1/v1/v = 1/10v = 10cm答案：成像距离为10cm。

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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(2)

（6）互相关定理
（7）傅里叶积分定理在g的各个连续点上，
FT FT 1g x, y FT 1FT g x, y g x, y

说明：对一个函数相继进行傅立叶变换和逆变换，会重新得到原函数．
（8）迭次傅里叶定理
则像平面上得到的分布为
g x, y L f x, y L f f x , f y d x f x , y f y dfx df y f f x , f y L d x f x , y f y dfx df y f x, y * h x, y

系统的传递函数
设频谱在频域的带宽为 2Bx ，如下图。
Fs f
Bx
Bx
频谱混叠的坏处：很难用滤波的方法从 F f 中分离出 Fs f ，再由 F f 恢复出原函数。
1O 1 2 2 x x x x
f
频谱混叠图例
为了使周期性重复的频谱不相互重叠（即频谱岛不混叠），抽样间隔必须满足：
在科学技术及工程问题中，一些参量的变化在整个区间内无法用一般的代数函数描述，必须分区间定义，因此引入一些特殊的函数。
step( ) tir( ) circ( )
sign( ) sinc( ) d( )
rect( ) Gaus( ) comb( )
在光学系统的成像、干涉、衍射中，上面这些函数经常用于表示光学系统。
一.阶跃函数 (step Function)
1 0 x
stepx x0
1
0
相当于一个开关。
x0
x
二.符号函数（Sign function）
sgn( x)

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。

信息光学中国科学技术大学2013

信息光学试题(2013)
1.问答题
（1）相干光光学处理、非相干光光学处理和白光处理的优缺点。

（2）光学传递函数在ε=η=0处都等于1，这是为什么？光学传递函数的值可能大于1吗？如果光学系统真的实现了点物成像，这是光学传递函数怎样？2.证明
（1）如果F{g（x）}=g(ξ),则F{（）}=j2πξG（ξ）
（2）=
3.给定一个4f系统以一个有限延伸的三角波
作为输入，
（1）求频谱面上的谱函数；
（2）把下列滤波函数放在频谱面上，分别求出这些滤波函数的脉冲响应和输出。

4.波长为λ的单色光垂直入射到直径为D的单孔上
在光屏附近z处观察衍射，常把N=D2/4λz称为此时的菲涅尔数。

（1）怎样理解下列数据：当N<1，属夫琅禾费衍射区；N>1，属菲涅尔衍射区；N>>1，属几何光学近似区。

（2）有一带有直径为4mm的直径圆孔的不透明屏，并λ=5000Å的平面波照明。

（3）求沿光轴的光强的极大与极小值的位置；
（4）沿光轴距衍射屏多远处为最后一个光强极小值的位置
5.Strehl比是表征光学成像系统相差的参数
其定义为有相差系统点扩散函数的光强最大值和该系统无像差时的点扩散函数光强最大值之比。

假设这两个最大值都位于光轴上。

证明Strehl比等于有像差系统的光学传递函数的积分的归一化值
有像差
无像差。