信息光学1_线性系统分析.pdf

信息光学 第一章 线性系统分析 光电信息教研室 前言 光学是一门较早发展的学科，它在科学(量子论、 相对论）与技术的发展史上占有重要地位。近几十年 来，由于光学自身的发展以及和其它科学技术 （如电 子技术、计算机技术等）的广泛结合与相互渗透，传 统的光学在理论方法和实际应用(如信息的存贮,光纤 通信)上都有了许多重大的突破和进展，形成了许多新 的分支学科或边缘学科。 1935年F.Zernike相衬原理的提出; 1948年D.Gabor全息照相术的发明; 1955年H.H.Hopkins光学传递函数理论的建立; 1960年T.H.Maiman红宝石激光器的诞生. 它们是现代光学发展中的几件大事，连同60年代以后由于 各种激光器的研制成功而迅速发展起来的非线性光学、纤 维光学、集成光学等诸方面，使现代光学广泛地活跃在现 代科学技术的许多部门。 表征现代光学重大进展的另一件大事，是 P.M.Duffieux 1946年把傅里叶变换的概念引入光学领域， 由此发展成现代光学的一个重要分支——傅里叶光学（信息 光学）。它应用线性系统理论和空间频谱的概念，分析光的 传播、衍射和成像等问题。 它用改变频谱的方法处理相干处理系统中的光信息； 用频谱被改变的观点评价非相干成像系统的像质。信息光 学促进了图像科学、应用光学和光电子学的发展。可以认为 它是光学、光电子学、信息论和通讯理论的交叉学科。 光学薄膜和光学晶体是现代科学技术中不可缺少的重 要器件，用途非常广泛。研究光在光学薄膜中的反射、折射、 偏振及光谱特性，以及晶体对光波的双折射和偏振效应，分 别构成了薄膜光学和晶体光学的重要内容，也是现代光学的 重要组成部分。 当今社会是信息社会,信息技术正在改变着人类社会. 在各种各样的信息技术中,光信息技术的地位越来越重要,作 用也越来越突出。在信息的产生、采集、显示、传输、存贮 以及处理的各个环节中，光信息技术都扮演着重要的角色。 光信息科学与技术是光学和信息科学相结合的一门学科。 光信息科学与技术与应用介绍 基础篇 一、光信息科学基础 二、光信息技术基础 1、线性系统理论 1、激光技术 2、光学变换理论 2、空间光调制器 3、光传播理论 4、光成像理论 基本技术篇 一、光信息的采集和显示技术 光信息的采集 1、光电信息变换法：光电信息有直接对应关系，如数码相机。 2、光信息编码法按一定的规律把图像的信息映射到某一 空间，再把映射信息转化为电信息或光信息。这里的电信息 （光信息）对应的不是图像本身的信息，而是映射信息，因此 在重现过程中直接重现的往往不是图像本身，而是其映射的结 果。如果需要重现图像的话，就必须通过一定的重建方法来实 现。这种方法常用于光学信息处理。比如，通过傅里叶变换， 空间信息变为频域信息。 光信息显示 1、CRT——阴极射线显示器 （电子束扫描），传统的电 视机，电脑显示器。 2、液晶显示器 结构简单，在两片敷有透明导电电极的平板玻璃 夹层中装入一种具有液体性质而光学上具有晶体性质的物 体 （液晶），在透明电极上加上几伏至几十伏的电压，电 极之间的透光率、色彩、反射率就会发变化。液晶显示器 的突出优点是电压低，功率小，可与集成电路配套使用， 体积小。此外，在明亮的条件下能得到使人满意的对比度、 色彩。但它的工作温度范围小，一般在0~50度，目前制作 大面积的平板显示器有一定的困难。 3、等离子显示板 在两块平板玻璃中封入电离发光的气体，在透明电 极上加上几百伏的电压，电极之间电场使气体电离发光。 它最适用于组装成大屏幕显示屏，多用于体育场、军事指 挥中心。 二、光信息的传输技术 1、光纤通信技