傅里叶光学概要.ppt

傅里叶光学Fourier Optics薛常喜光电工程学院 1）光学是一门古老的学科，主要研究光波的本性、光波 的传播以及光与物质的相互作用。 2）光学的发展历史可以追溯到公元前5世纪，到目前已经 有2000多年的历史，并逐渐在物理学中形成了一门独立 的基础学科。 3）光学的发展历史可以看成是人们对光本性认识的历 史，以及人们利用光学技术推动社会不断进步的历史。 4）在整个发展历史中，光学也从经典光学发展到现代光 学，人们对光学的认识不断深入，而光学在整个社会中 的应用也越来越广泛。 3、本课程的主要内容 1）课程将从三个方面介绍傅里叶光学的基本内容 一、信息光学的基础理论，包括傅里叶变换、线性系统理论、标量衍射理论、传递函数理论等； 二、信息光学的主要应用，包括光学全息、计算全息、空间滤波、光学相干和非相干处理等； 三、信息光学的必威体育精装版发展动态，如激光散斑、分数傅里叶变换等。 2）具体安排见下页 2、傅里叶光学的研究内容和研究方法 3、本课程的主要内容 主要内容 1.引言——信息 2.光学信息光信息处理的优势 3.光信息处理发现的历史 4.光信息处理作为一个新的技术科学分支还远远没有达到成熟和广泛实用阶段。 5.具体体现： 6.课程学习要求达到目的 一．引言——信息 科学技术是组成社会生产力的一个重要因素，社会生产水平最终决定人类改造自然的能力和范围，也就决定了科学技术工作的任务，性质和规模。 信息分为两种类型： 1.能量传递和转换为特征 18世纪60年代的工业革命，以纺纱机和蒸汽机的发明为先导。 2.信息科学的形成 20世纪中叶以来，随着自动控制，通讯，电子计算机的迅猛发展。 从而认识到信息运动是物质运动总体的一个方面，它与能量运动存在于统一的物质运动中。 信息的表现形式多种多样 例如：①人的语言是社会信息 ②遗传密码是生物信息 ③计算机程序是技术信息 信息借助一定的物质作为载体才能存在、传递或变换，同时必须伴有一定的能量。 信息的变换过程包括信息的接受，存取和处理。 二．光学信息 光学是研究光的本性、光的产生、传输、接收及光与物质相互作用规律和特性的一门科学。 人们主要是从光的能量和信息两个侧面加以研究。 随着电子技术、半导体技术、计算机技术、信息论等新兴科学的发展，与应用光学相互渗透，相互交叉，产生了一系列光学学科中新的生长点。 现代应用光学与光学工程就其范围来说，分为： ①光能量技术 ②光信息技术 1.光能量技术主要包括：照明工程；激光武器；激光加工；太阳能利用等 2.光信息技术主要包括： A.光学量测试技术 它以光强、位相、波长、频率、旋光度等光信息的空间分布和随时间的变化作为测试对象，或者将非光量信息转换为光信息加以测量，如光谱分析、光度测量干涉计量、莫尔条纹测量等等 B.光信息处理 它以信息光学为基础，用付里叶分析的方法研究光学成像和光学变换的理论和技术；实现图像的改善和增强，图像识别，图像的几何畸变与光度的规整和纠正，光信息的编码、存储和成图技术，三维图象显示和记录，仿生视觉系统，以及电、声等非光信号的光信息处理等等。 C.光纤通信 用纤维光缆代替金属电缆，实现传输量大、防干扰性好、必威体育官网网址性强，耗电少的新型通信线路，将是近年迅猛发展的一个新领域。 三．光学既古老又年轻 由于信息光学、统计光学、波导光学、集成光学、空间光学、海洋光学、仿生光学等新光学的产生，又因激光的出现，付里叶光学促进了图像科学与工程（Image Science and Engineering）的发展。 新型的电光、光电材料的不断发明，形成了崭新的光电子学(Optoelectronics)，所以应用光学与光学工程(Applied Optics and Optics Engineering)与电子学的关系更加密切。 总之“信息光学”作为光信息处理的理论基础，它是物理光学、信息科学和光电子学相交叉的一个学科分支。 本课程将经典物理光学的基础上，阐明傅立叶光学的分析方法，对光学成像过程、光信息处理系统、全息照相以及光信息处理用元器件的有关光学知识作一系统叙述，从技术科学的角度为工程应用提供理论基础。此外，既然把光作为信息的载体，还应该研究光信息传输和变换的有效性、可靠性以及系统抗干扰的能力。这就是说，有必要对光编码、光噪声、光存储以及信息传输过程中光量子效应等问题做全面的探讨。但由于学时有限，有待进一步总结。 四．光信息处理的优势 1. 电子学的缺点 由于现代科学技术的发展提高计算机的运