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.；

②图像③作用④傅里叶变换谱函数

9.梳状函数：①定义

10.高斯函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数

11.傅里叶变换（常用傅里叶变换对）

12.卷积：四大步骤，两大效应

13.互相关、自相关的定义、物理意义

14.傅里叶变换的基本性质和有关定理

15.线性系统理论

16.线性不变系统的输入输出关系，脉冲响应函数，传递函数

17.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

)(0000

λ

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

(),1,cos ≈r n ().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 +-++=

⎰⎰

∞

∞

-λπ

λ6. 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 +-+=⎰⎰

∞

∞

-λπ

λ 7.衍射的角谱理论：（角谱的传播，求角谱分布）

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{)~,~()~,~(002

2

00πλλλ 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

^

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 。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