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与有关定理

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 z ik ikz z A + 3、惠更斯——菲涅耳原理:

()⎰⎰∑=ds r

ikr K P U c Q U )exp()()(0θ 4、基尔霍夫衍射理论:

⎰⎰∑-=ds r

ikr r n r n r ikr a j Q U )exp(]2),cos(2),cos([)exp(1

)(0000ϖϖϖϖλ 令()()θλK r ikr j Q P h )exp(1,=所以()⎰⎰∑

=ds Q P h P U Q 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 ρρΘ(),1,cos ≈r n ρρ().1≈∴θK

故()z

ikr j Q P h )exp(1,λ=,]})()[(211{20020z y 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 z

j y x z jk y x U y x z jk z 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 z

j y x U y x z jk z 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

jk y 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:

⎰⎰∞∞

--+--=

--y d 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 i

i 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 --≅--δλ

3、 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),(0M

y 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 D M 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 i

c d a λρ=

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:波前记录与再现

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:全息图实际上就就是一幅干涉图

③全息图的分类:

a 。物、参位置:同轴全息+离轴全息

b 。物、图位置:菲涅耳全息图+像面全息图+傅里叶变换全息图

c 。介质厚度:平面全息图+体积全息图

d 。……&……

e 。……&……

3、 全息再现基本公式:

()()C r O C r O C i i i b ORCe

ORCe Ce O t δδδδδδδβ---+-++'+)(2 0级(背景光) -1级(实像) +1级(虚像)

4、 菲涅耳全息图

像位置坐标:

1

12121-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±=o r p i z z z z λλλλμ p p

i r r i o o i i x z z x z z x z z x +±=1212λλλλμ p p i r r i o o i i y z z y z z y z z y +±=1212λλλλμ