傅里叶变换光学基本原理讲座第一讲 光波衍射与波前变换

“傅里叶变换光学原理”讲座拟分以下八讲连载: 第一讲 光波衍射与波前变换; 第二讲 相因子判断法; 第三讲 正弦光栅的衍射; 第四讲 阿贝成象原理与相衬显微镜; 第五讲 夫琅和费衍射实现屏函数的傅里叶变换; 第六讲 空间滤波与光信息处理; 第七讲 相因子判断法分析全息图的衍射场; 第八讲 点扩展函数与光学传递函数. 在物理学的几门基础学科中,光学几乎与力学一样的古老,相对说来电磁学要年轻得多.然而从本世纪四十年代后期开始的三十余年间,光学在理论方法上和实际应用上都有许多重大的突破和进展.因此,“现代光学”的提法目前颇为流行.194…     

矩阵光学与单双光栅成象研究

本文首次用矩阵光学理论结合光栅衍射相干条件,推出双光栅成象的几何光学表示式,用象位移叠加的观点解释了双光栅成象系统Talbot自成象以及双光栅成象现象,首次将双光栅成象现象分为1)基于光栅和透镜组成系统对第一块光栅进行成象的双光栅成象和2)基于编码光源成象原理的双光栅成象,指出这是两种截然不同的双光栅成象,扩展了双光栅成象的物理意义。最后给出了实验结果。     

光电成象系统中的积分抽样效应

光电成象系统涉及空间和时间上的积分和抽样.本文从理论上研究了光电成象系统中的抽样的空间积分效应和前置光学滤波的影响.结果发现前置光学滤波可以等效为抽样象元的空间积分抽样效应.这一原理对设计光电成象系统具有指导意义.利用这一原理也可以改善光电成象系统获取图象的质量.     

一种显示器投影成象系统的彩色图象几何畸变校正方法

显示器投影成象系统是解决数字图象输出的一种设备,它可将显示器荧屏上的图象(可来自数码相机、光盘、计算机等)扩印在普通彩色相纸上.由于光学镜头会产生几何畸变,加之显示器表面有一定弧度,因此成象在相纸上的图象存在着非线性的畸变.本文主要介绍了如何用数字图象处理的方法对显示器投影成象系统的图象进行几何畸变校正,并对其软件实现进行了简单的讨论.     

阿贝（Abbe，Ernst，1840-1905）德国物理学家（Physicist，Germany）

阿贝生于爱森纳赫的一个纺织工人家庭，因家境贫寒，靠别人资助才得以上中学和大学，于1861年在耶拿大学获得博士学位，1863年担任教授。1866年与蔡司Z2合作研制光学仪器。阿贝在光学仪器的理论上，做出了两项重要贡献：一是几何光学的“正弦条件”，确定了可见光波段上显微镜分辨极限，为迄今光学设计的基本依据之一；二是波动光学的显微镜二次衍射成像理论，把物面视为复合的衍射光栅，在相干光照明下，由物面二次衍射成像。     

一种基于减法运算的图象解卷积算法

分析了光学成象系统中点扩展函数的作用,采用减法运算从图象中消除了点扩展函数对图象造成的影响,从而实现了图象恢复.文章给出了该算法的流程及实例.     

内窥式共聚焦成像系统分析

基于点扩展函数和傅立叶光学理论，推导出系统的相干传递函数，并详细研究了光纤对轴向分辨率的影响.研究结果表明：该系统为相干成像系统，系统的轴向分辨率随光纤半径A的增加而降低.最后，搭建了一套内窥式共聚焦成像系统，并测得光栅样品的共聚焦图像.实验结果表明，该系统具有良好的分辨率.     

用于运动目标探测的多通道成象系统

本文提出了一种采用自聚焦(GRIN)透镜阵列对运动目标进行探测的多通道光学成象系统.与单孔径成象系统比较,多通道成象系统具有更宽的视场和更高的运动敏感度,使之更适合于对运动目标的捕获、跟踪以及对运动量的测定.本文根据复眼的视觉机制和自聚焦透镜的成象原理,对运动目标进行了成象与测定实验.此外,初步介绍了为提高图象分辨率而采用的并行多通道处理技术.     

关于光学空间的重迭问题

本文仅在近轴光学系统理想成象范围内,讨论如下几个概念问题。 一、几何空间和光学空间 图1所示,为一分区均匀单平面折射系统,物点A和象点A′是一对共轭点。从几何空间上来说,A和A′都在介质分界面S的左侧空间中。从光学介质空间上来说,A属于n1介质空间,A′却属于n2介质空间。A和A′属于不同的光学介质空间,可以这样理解。点物A是实物且位于n1介质中,它属于n1介质空间是显然的,而点象A′属于何种介质空间呢?假如说A′也属于n1介质空间,那么物点A及其象点A′均在同种均匀介质中了,这时光是直进,物、象应永远重合(若依然用物、象关系来…     

双光栅快速扫描光学延迟线的色散补偿

光学相干层析成像(OCT)系统的纵向分辨力不仅与光源的带宽有关,而且与系统中两干涉臂间的色散匹配有关。如果色散没有得到精确匹配,将使光学相干层析成像系统的纵向分辨力达不到所预期的理论值。色散问题在超高分辨光学相干层析成像系统中尤为突出。提出了一种基于双光栅快速扫描光学延迟线(RSOD),用于光学相干层析成像系统的色散补偿。该方法中新增的光栅引入了光栅间距这一独立变量,其与常规单光栅快速扫描光学延迟线机构中的光栅离焦量一起,可使光学相干层析成像系统中的群速度色散(GVD)和三阶色散(TOD)同时得到补偿。分析了双光栅快速扫描光学延迟线的色散特性和色散调节原则,并提供了一个典型光学相干层析成像系统中的色散补偿实例。     

验证主平面性质实验的改进

笔者在《大学物理》1984年第9期《验证主平面性质的实验》一文中所述实验的主要缺点是演示物方主平面上一点成象于象方主平面时,原光置于物方主平面处的屏必须取下来,这样,实际上学生已看不到物点,只能根据准直镜的移动来想象物点在移动,当然就更谈不上同时测量物点和象点移动的幅度了.其次是用移动准直镜的方法来使物点移动,这种作法也不严格.笔者对这个实验作了如下的改进. 选用删节仪附件中的另一透镜组,如图1,它的两个主平面H、H′分别在透镜组的两端面以外. 选择一光栅常数适当的透射光栅“’(或正交光栅)作为物屏,置于透镜组的物方主…     

闪光X射线照相系统调制传递函数测量

本文叙述调制传递函数(MTF)的基本概念.介绍了闪光X射线辐射照相屏-片记录系统的调制传递函数的常用测量方法.我们分别用矩形波光栅、台阶楔、针孔作输入激励,测出了高能闪光X射线照相系统的调制传递函数,并对测量结果进行分析对比.这些实测的MTF对成象系统成象性能的定量认识、照相条件的最佳选择、照相图象的事前预估、模糊图象的事后处理都有很重要的实用价值.     

使用全息光学元件——无透镜空间微分滤波器进行微分运算

<正> 一、引言光学微分,是光学计算技术中的一种基本运算,也是进行光学图象处理的一个重要手段。实现光学微分运算,可以在如图1所示的传统的相干光学处理系统中进行,并可使用易于综合的复合光栅作空间滤波器。这种光学微分法,可以增强图象边缘的清晰度,也有人提出把这     

傅里叶变换光学基本原理讲座 第六讲 空间滤波和光信息处理

一、相干光学图象处理系统(4F系统) 正如第五讲所述,用夫琅和费衍射来实现图象的频谱分解,最重要的意义是为空间滤波创造了条件.由于衍射场就是屏函数的傅里叶频谱面,空间频率(fx,fy)与衍射场点位置(ξ,η)一一对应,使得人们可以从改变频谱入手来改造图象,进行信息处理.为此设计了图6.1所示的图象处理系统. 在此系统中,两个透镜L1,L2成共焦组合,L1的前焦面(x,y)为物平面O,图象由此输入.L2的后焦面(x’,y’)为象平面Ⅰ,图象在此输出.共焦平面(ξ,η)称为变换平面T,在此可以安插各种性能的空间滤波器. 当平行光照射物平面时,整个OTI系统是…     

复眼棱镜非接触光刻系统的设计

基于多线光源阵列光刻系统降低一个方向的衍射效应原理,设计出了用于光刻计量光栅的复眼棱镜非接触光刻曝光系统。此系统具有简单的光学结构,即将原来的二次成象变为一次成象,也就是说,用复眼棱镜组代替了复眼柱面透镜组和准直物镜组。为了扩展系统工作范围,还设计了几组柱面倍率透镜系统,这样就可以复制光刻出任意宽的光栅线条。     

基于阿贝正弦条件的光子等频图和能带结构测试系统

通过结合电磁波在周期性纳米材料中的传播特性以及阿贝完备成像理论中的阿贝正弦条件,提出了一种快速测试光子等频图和能带结构的测试技术和光学检测系统。将无限筒长显微物镜作为一种把波矢空间直接转换到实空间的变换器件,并通过配备二维面阵CCD的光栅光谱仪实现了对周期性纳米材料的等频图和能带结构的一次性拍照,真正实现了方便、快速和无损的探测技术。利用自行搭建的测试系统对用自组装方法制备的二维周期性纳米材料进行了相关光学测试,通过实验测试结果和相关理论计算的对比验证了系统的可行性和可靠性,从而说明该光学系统在研究周期性纳米材料的光学特性方面具有一定的优势。     

球面波照明下利用阿贝滤波制作全息光栅

在阿贝成像理论基础上,提出了一种球面波照明方式下的阿贝滤波制作全息光栅方法。该方法所用光学元件较少,光路简单易排,很容易制作出需要的低频光栅。     

应用光学——光学系统设计指南 第十九章 相干光学系统(续)

19.1 完全相干系统和部分相干系统成象 19.1.1 非相干近似和完全相干近似的极限当物体发出非相干辐射时,光学成象系统一般在强度上是线性的(非线性光学中获得的功率除外);当物体以完全相干方式发出辐射时,那么就可以用复数振幅叠加来加以处理(不过,这时一些意外的现象可能会打破人们的设想,见第19.1.3节和第19.1.4节)。当我们试图来分析一个部分相干系统     

一种新的非相干-相干光学转换方法

报道了一种新的非相干-相干光学转换方法,该方法是基于对介质中光致双折射的局部擦除.所用样品为一种含偶氮基侧链聚合物液晶薄膜,该液晶薄膜具有显着的光致双折射和永久光学存储特性.将样品放置在两块相互正交的偏振片之间,用线偏振光在样品中产生稳定的双折射,然后通过入射的非相干图象进行局部地擦除,相干图象由一束He-Ne激光读出.所得相干图象为入射的非相干图象的负片.     

第二讲 电视测量

一、电视测量的概况众所周知,电视图象是物体或景物的光学象通过透镜成象在摄象管靶面上,经扫描展开,然后放大处理传输后,在电视接收机或电视监视器上显示出来。即电视图象的形成分为两步:第一步是将光学象分解;第二步是将分解的光学象还原。在电视测量系统中,我们所关心的不是光学象的还原,而是光学象的分解。所谓光学象的分解,就是利用线性扫描原理