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What 什么是傅里叶光学？ 光学 + 通信理论 = 傅里叶光学（信息光学） Why 傅里叶光学的发展历程 傅里叶光学的应用 How 傅里叶光学的研究内容和研究方法 傅立叶光学 简介 光学的发展历程 17世纪中叶之前 【几何光学】 透镜的发明 望远镜、显微镜的发明 直线传播、小孔成像、光的反射 春秋战国《墨经》 11世纪 伊本·海塞木 17世纪初 延森 李普希 伽利略 1630年，1657年 1666 牛顿，1678 惠更斯 Snell折射定律、费马原理 微粒说、波动说 19世纪 【波动光学】 杨氏双缝干涉实验 19世纪初 托马斯·杨 1815年 菲涅尔 1861年 麦克斯韦 1887年 惠更斯—菲涅尔原理 Maxwell电磁波理论 迈克尔逊-莫雷以太实验 20世纪 【量子光学】 量子论 光电效应、波粒二像性 1900年 普朗克 1905年 爱因斯坦 全息术、激光器的诞生 20世纪40年代至60年代 傅里叶光学、薄膜光学、集成光学、非线性光学、光纤光学等现代光学分支 20世纪60年代以来 20世纪中叶—至今 【现代光学】 以光的直线传播为基 础，研究光在介质中 的传播和成像规律 以光的波动性为基础，研究光的干涉、衍射和偏振现象和规律 以数学公式为工具，研究光现象和应用 以光的粒子性（量子性）为基础，研究光与物质的相互作用规律 傅里叶光学的发展历史 （1）信息光学发展中的三个里程碑 1948年伽柏创建全息术（1971 Nobel物理奖） 1955年提出“光学传递函数”概念，用于评价光学镜头质量； 1960年激光器诞生，出现了高度相干性的光源。 （2）20世纪30年代末 傅里叶光学的产生 傅里叶分析和线性系统理论使光学与通信在信息学领域统一起来， 对光学图像的描述从“空域” 走向“频域”。 数学 电子技术 通信理论 光学 线性变换 频谱 空间滤波 载波 傅里叶分析 系统理论 光学系统和通信系统的共性 通信系统 光学系统 作用 调制电信号 成像 信号 特点 一维 随时间变化 二维 随空间变化 共性 信号的变换和传递 傅里叶光学的发展历史 （3）20世纪60年代以来 由于激光器的应用，全息术获得了新的生命； 全息术和光学传递函数的概念结合，光学研究的内容和方法发生了改变 （4）随着计算机技术的发展，信息光学也获得了巨大发展；特别是90年代分数傅里叶变换理论的发展更是促进了信息光学理论的发展，使信息光学逐渐发展成为集光学、计算机和信息科学相结合的一门技术，成为信息科学的一个重要组成部分和现代光学的核心之一。 传统，用光强、振幅的空间分布来描述光学图像 现在，则把图像看作是由缓慢变化的背景、粗 的轮廓等比较低的“空间频率”成分和急剧 变化的细节等比较高的“空间频率”成分构成 的，用频率的分布和变化来描述光学图像。 “空域” “频域” 傅里叶光学（又称信息光学）经历50多年的发展，形成一门完整独立的学科。 傅里叶光学的应用 （1）光学信息处理的特点 高速 处理 并行传输 并行处理 响应 光开关 10-15s 光传输速度 3×108 m/s 电开关 10-9s 电传输速度 105 m/s 抗干扰能力强 大容量 传输容量大 光纤 存储容量大 全息存储 （2）信息光学的应用 新型成像系统 图像处理、图像识别 多维并联的光计算机 光学信息仿生学 微光夜视技术 风云II号气象卫星 全息防伪 傅里叶光学的研究内容和研究方法 1）傅里叶光学基于傅里叶变换的方法研究光学信息在线性系统中的传递、处理、变换与存储等。 2）傅里叶光学主要的研究内容包括： 光在空间的传播（衍射和干涉问题） 光学成像（相干与非相干成像系统） 全息术（包括计算全息） 光学信息处理（相干滤波、图像识别等） 光学变换、光计算、光学传感等 3）傅里叶光学主要的研究方法： 傅里叶变换+线性系统理论 空间频率 照片的二维平面上光振幅有一定的强弱分布 空间频率 空间频率：单位长度光振幅变化的次数。 反映了光强分布随空间变量作周期性变化的频繁程度，它同光振动本身的时间频率完全是两回事。时间是