菲涅耳衍射的数值计算

利用Mathematica软件分别计算了单缝衍射及双缝衍射的光强分布,成功解决了菲涅耳衍射的计算这一较难问题,并得到了双缝衍射向杨氏双逢干涉过渡的具体条件,完成了实验室内难以完成的任务.     

菲涅尔多缝衍射的数值计算

本文直接由菲涅尔一基尔霍夫衍射积分公式出发,通过数值积分的方法,计算菲涅尔单缝、双缝以及多缝衍射的光强分布,绘制出其相应的光强分布曲线.同时给出了计算菲涅尔多缝衍射的光振动分布的具体表达式.研究结果对于理解菲涅尔衍射现象具有重要的理论参考意义.     

夫琅和费衍射结果的计算机数值计算和显示

研究了夫琅和费衍射 ,利用计算机数值模拟方法 ,达到可任意改变入射光的波长 ,障碍物的形状和线度 ,反映相应物理规律和图形化的效果。     

数值法研究光的圆孔衍射实验现象

在平行平面波近似的情况下,数值法求解菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式,得到平行平面光波通过圆孔衍射后的光强分布图.通过对纵向及横向光强分布图的数值分析,验证了轴上点光强由菲涅耳数决定,菲涅耳数大于1时为菲涅耳衍射区,菲涅耳数小于1时为夫琅禾费衍射区.在近场,光强分布为明暗相间的环形条纹;在远场,光束演化成束腰位置在圆孔处的高斯光束,仿真结果与理论和实验结果基本一致.本仿真结果将光衍射的抽象理论直观化、可视化.     

圆孔衍射光强分布的数值计算

利用数值积分的方法,计算了由点光源经圆孔衍射形成的光强分布,分别得到夫琅禾费及菲涅耳衍射图样,宽定量分析了满足夫琅禾费衍射的条件。     

细丝Fresnel衍射光强分布函数的推导

本文给出了Ｆｒｅｓｎｅｌ积分的函数解，并推导出细丝Ｆｒｅｓｎｅｌ衍射的光强分布函数。     

方孔夫琅禾费衍射的数值模拟

根据惠更斯-菲涅耳原理,利用数值计算的方法对方孔夫琅禾费衍射实验进行了模拟,在验证衍射理论的同时,还得到了非傍轴区域和微方孔的衍射图,拓展了衍射的概念,为深入理解光的衍射提供了参考.     

基于单次傅里叶变换的分段衍射算法

针对单次傅里叶变换算法(S-FFT算法)受到采样定理的约束,衍射面画幅尺寸和有效内容像素数无法灵活控制,很容易出现衍射面画幅尺寸大小与衍射距离不匹配的情况,本文提出了一种分段衍射算法。首先,在采样数、光的波长、初始衍射面大小确定的情况下,利用拆分的衍射距离比控制最终衍射面画幅尺寸。然后,对单次衍射计算结果与分段衍射计算结果进行了图像相似度对比。实验表明,分段衍射算法可在画面强度分布不变的情况下,提高有效像素数目,数据量增加了2~3个数量级。此外,文章分析了造成误差的一个主要原因来自有效数据分辨率提高后,细节分布与低分辨率像素值之间的差别。在图像细节较丰富时,其差别较大。因此这种差别应视为优于直接计算的一种结果。本算法能够获得更加清晰的图像细节,灵活调整衍射面画幅尺寸,使得S-FFT算法在大衍射距离问题计算中能发挥其算法优势。     

平行单色光狭缝衍射的区域划分

利用基尔霍夫衍射公式通过数值计算绘制出理想狭缝在不同区域的衍射光强分布,并与菲涅耳衍射公式及夫朗禾费衍射公式的计算的结果比较,对基尔霍夫衍射公式、菲涅尔衍射公式和夫朗禾费衍射公式的适用范围做了详细的讨论.     

菲涅耳轴上衍射场的计算

给出了一种计算菲涅耳衍射的方法,它既能比较精确地计算轴上的衍射场,也能用来近似地估算轴外的衍射场。     

基于光学菲涅耳衍射的"盲数字水印"技术

基于光学菲涅耳衍射,设计了一种新的“盲数字水印”计算方法。水印图像通过离散菲涅耳衍射变换成一复矩阵,将此复矩阵的实部和虚部分开,分别嵌入到宿主图像的不同位置中。通过将水印嵌入点的宿主图像的像素值更改为其近邻像素值的均值,而实现“盲水印”的提取。数值计算结果表明:该水印计算法对像素变换攻击具有很强的鲁棒性,如图像亮度、对比度和灰度曲线的调整;能抵抗JPEG有损压缩、剪切和噪声污染攻击;能抵抗对图像的重采样攻击,可从显示屏幕拷贝的图像中提取水印。由于该方法为使用者提供了灵活的水印嵌入方式和双重密钥的选取,以及提取水印不需要原始图像数据,因而使该方法具有很高的安全性和实用价值。     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H₁.然后将H₁作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

彩色全息图的计算机产生和数字再现

提出了一种基于色彩合成以及菲涅尔衍射原理,用计算机产生全息图并用数字方法再现彩色全息图的方法。该方法的第一步是将物体的彩色RGB图像分离为三基色强度图,再利用博奇编码的方法制成修正离轴参考光分色计算机全息图;第二步是分别对分色全息图在频域进行调制以实现用原参考光真实再现原始物光波。通过滤波消除零级衍射及共轭像的影响,获得了所需要的实像并提高了像质。提供的实验是选用一幅RGB图像作为原始物体,给出了用博奇编码法制成的全息图以及最后经色彩合成获得的再现像。结果表明,该方法能使各分色全息图的再现像准确重合,解决了在色彩合成时容易出现的色串扰问题。     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H1.然后将H1作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

光的干涉和衍射的Matlab数值模拟

利用Matlab数值模拟杨氏双缝干涉、单缝衍射和光栅衍射的图案和光强分布曲线,并讨论了光的非单色性对干涉条纹的影响.     

可变光阑光学衍射加密系统

为了克服双随机相位编码系统的局限性,提出基于光学衍射成像原理的图像加密方法.该方法在光学衍射加密系统中加入可变光阑,形成透光面积不同的振幅板,对明文进行加密,得出多个密文.解密时,通过相位恢复算法,从多幅衍射强度图像中恢复原始明文.仿真表明,由于只需要记录光波的衍射强度,在密文记录过程无需使用干涉装置,通过可变光阑可以方便地调节振幅板的透光面积,无需改变光学结构或者移动光学器件,因此,大大降低了加密过程实施的难度.     

复化辛普森法和傅里叶法在衍射计算上的比较

通过快速傅里叶变换(FFT)法和复化辛普森法对衍射的数值进行计算,可以看出快速傅里叶变换法是一种积分变换法,而复化辛普森法则是迭代相加的方法.通过计算得出了FFT法的计算速度高于复化辛普森法,计算精度则远低于复化辛普森法;复化辛普森法适合近距离菲涅尔衍射和近场衍射,而FFT法不适合.