信息光学总复习2012.ppt

信息光学复习 第一部分：基本概念 二维傅里叶变换 线性系统 线性不变系统 平面波的空间频率 菲涅耳衍射的三种表示 菲涅耳衍射等效于线性空不变系统 系统的脉冲响应是: 夫琅禾费衍射 透镜的位相变换作用 透镜的傅里叶变换性质 衍射受限系统—— 线性空不变的成像系统 衍射受限的成像系统 OTF的一般性质 全息的基本的思路 物光: O, 参考光: R; 二者干涉后形成干涉条纹的光强度 I ： I∝ (O+R)?(O*+R*) 将二波干涉图样记录下来就成为全息图。 全息图的复振幅透过率: t ∝(O+R)?(O*+R*). 展开后有4项, 我们关注其中的2项： R*O和RO*. 全息图的分类 按记录介质的厚度分类: 薄（平面型）全息图厚（体积型）全息图 按透射率函数的性质分类: 振幅型 位相型 混合型 按记录和再现的光路配置分类： 透射型 反射型 按再现照明条件分类： 激光再现 白光再现 按记录介质相对物体的位置分类： 菲涅耳全息图（记录介质相对物体的距离满足菲涅耳近似，得到的全息图） 像面全息图 夫琅和费全息图 傅里叶变换全息图（利用透镜的傅里叶变换性质，产生物体的频谱，并引入参考波与之干涉，得到的全息图） 相干光学信息处理 空间滤波：在频谱面放置滤波器，改变物的空间频谱结构,进而改变像的分布 滤波器的分类和应用举例 简单的振幅滤波器 复杂的滤波器 第二部分：基本技能 简单和复合孔径的数学描述 多孔、多缝、线光栅、余弦光栅等；它们的各种参数 脉冲函数的运算 乘积性质： 卷积和相关的运算 常用基本函数的傅里叶变换和逆变换 常用基本函数的傅里叶变换和逆变换 利用傅里叶变换的性质和定理求较复杂函数的傅里叶变换和卷积 平面波和球面波复振幅的数学描述 简单孔径和光栅的夫琅和费衍射图样 计算和画图 简单光瞳的相干/光学传递函数及相应的截止频率 全息图的记录与再现 波前记录 全息图的记录与再现 波前再现： 全息学基本方程 第三部分：综合能力 用解析法和图解法处理线性空不变系统的输入输出问题 用解析法和图解法处理衍射受限系统的成像问题 给出物函数（复振幅或光强透射率），会写出其频谱函数； 给出光学系统参数，会写出其相干传递函数或光学传递函数，画出草图，算出相应的截止频率； 计算像（复振幅或强度）的频谱，再反算出相应的空间分布，或用图表示； 相干照明下，由像的复振幅分布再求像强度. 非相干照明下，可由特定空频的余弦分量的MTF值，直接求相应的像条纹的调制度。 空间滤波的傅里叶分析 给出物函数，会利用4f系统，根据滤波要求，通过傅里叶分析，可以获得滤波后的像场分布。 空间滤波的应用 ①策尼克相衬显微镜 ②补偿滤波器. ③逆滤波器 能给出各滤波器的透过率函数 再现说明 x 0 gs(x) fx Gs(fx) 0 Bx -Bx 3Bx -3Bx 1/X -1/X F.T. fx rect(fx/2Bx) -Bx Bx 0 × fx G(fx) -Bx Bx 0 = F.T. F.T. 2Bxsinc(2Bx) fx 0 1 2Bx 1 2Bx * = x 0 gs(x) 空域 频域 注意区分相干照明和非相干照明 * * 函数f(x,y)在整个x-y平面上绝对可积且满足狄氏条件(有有限个间断点和极值点,没有无穷大间断点), 定义函数 为函数f(x,y)的傅里叶变换, 记作: F(fx,fy)= {f(x,y)}=F.T.[f(x,y)], 或 f(x,y) F(fx,fy) F.T. f(x,y): 原函数, F(fx,fy)是f(x,y)的 频谱函数 F(fx,fy)一般是复函数, F(fx,fy) =A(fx,fy)e jf (fx,fy) 振幅谱 位相谱 线性系统的定义: 设: g1(x2, y2) =? {f1(x, y)}， g2(x2, y2) = ? {f2(x, y)}, 且对于任意复常数a1 和a2，有： 若系统对几个激励的线性组合的整体响应，等于单个激励所产生的响应的线性组合，则该系统称为线性系统。 则称该系统 ? 为线性系统。 ? {a1 f1 (x, y) + a2 f2 (x, y) } = a1 g1 (x2, y2) + a2 g2 (x2, y2) 系统对输入的脉冲函数产生的输出称为脉冲响应. 若输入脉冲发生位移时, 线性系统的响应函数形式不变，仅造成响应函数相应的位移，即： {d(x-x, y-h)}=h (x-x, y-h) 这样的系统称为线性不变系统。 频域： G(fx,fy) = F (fx,fy) ? H (fx,fy