拉曼-奈斯型声光衍射效应实验仪

通过傅里叶光学分析,阐述了拉曼-奈斯衍射条件下超声驻波成像的本质.设计了拉曼-奈斯型声光衍射效应综合实验仪,验证了当激光垂直穿过驻波超声光栅后的光场含有一系列中心频率间隔为超声波频率的非相干光,根据实际条件简化了光场总强度分布表达式.     

阿贝成象原理和空间滤波——一个有关傅里叶光学的教学实验

光学信息处理(或称傅里叶光学)为近廿年以来光学中一个迅速发展的新分支。最近出版的国内外高等学校光学教科书中也常单列一章介绍傅里叶光学的一些基本概念及其应用。但新接触这一领域的学生,对于空间频率、空间频谱、空间滤波、卷积等概念的接受,往往不很容易。有必要在学习有关理论的同时,做一些实验。本文所介绍的实验是普通物理光学实验的一个题目。教学对象为物理类各专业的学生。学生在做实验前应有一些理论上的准备(例如听了6—8小时有关课     

超声驻波波面的激光相关成像

本文利用傅氏光学概念分析激光通过声驻波后的远场光场,不但被分解成空间频谱,而且在空间频谱中又有时间频谱。以此为依据,分析了超声驻波成稳定像的原理和过程:通过时间互相关过程,得出不同空间频谱中同时间频率光的非零相关值;再由不同时间频率的非相干光进行强度线性叠加,最后形成超声驻波波面的稳定像。从而澄清了声驻波成像中的一些理论上的混淆,找到了成像的新途径,实验上也得到了证实。     

晶体锥光效应和相位测量

本文提出了一种新的以晶体锥光偏光干涉效应为原理的强度空间滤波器的方法以及用于傅里叶滤波准光干涉术进行相位测量的原理.这种方法不需要傅里叶变换透镜以及空间滤波器图案板.讨论了各种具体结构,分析了工作特性,叙述了能产生多种等位线条纹系统并可带有背景条纹.最后给出实验例子.     

散射板干涉仪的统计光学原理

用近代光学方法,对散射板干涉仪的基本光路进行了严格分析.用傅里叶光学证明先散射后透射与先透射后散射两条光路传播光的等价性,给出存在波偈差时这两条光路的变化.而后用统计光学方法讨论了干涉条纹产生的机理以及干涉条纹对比度与两块散板透过率相关性之间的关系,建立了散射板干涉仪的干涉条纹公式.分析结果与实验现象相符合,并可以解释以往理论不能解释的现象.     

激光散斑漂移现象的理论模型与成像实验

基于傅里叶光学原理,建立了数值计算客观及主观激光散斑图样的方法.利用几何光学成像原理,推导了主观散斑现象中散斑及光斑漂移速率的表达式.搭建了成像实验装置,观察主客观散斑及其漂移现象.结合相关函数、快速傅里叶变换算法以及卷积定理,建立了基于图像处理定量计算散斑及光斑漂移量的方法.实验结果、数值计算结果、几何光学理论均互相符合,表明了数值方法与几何光学理论的正确性,为激光散斑漂移现象提供了系统性的研究方法和直观的理解.     

基于MATLAB的傅里叶光学实验的计算机模拟

计算机模拟技术广泛应用在教学和科研当中，在傅里叶光学实验中引入计算机模拟技术能更生动和深入地揭示光学现象的物理内涵，文章提出利用MATLAB模拟傅里叶光学实验的方法，该方法的优点是操作简单灵活，能完成一般光学实验中较难实现的操作，并给出了光学滤波实验的结果。     

机械准直器的发展

介绍了机械准直器的基本结构和它的性能特点,在机械准直器从产生到现在的理论发展过程中,经历了几何光学、物理光学以及傅里叶光学的发展阶段,总结了各个发展阶段的对机械准直器的理论解释以及实验结果。在此基础上,对机械准直器的傅里叶光学理论的进一步发展提出了看法,并讨论了采用二维傅里叶光学模型所要解决的问题及解决方法,以及二维傅里叶光学公式计算的可行性。     

空间滤波的实验研究

运用空间域和频率域方法讨论了阿贝-波特实验和空间滤波实验中光波分别经过单透镜2f系统和4f系统时透镜的傅里叶变换和物体的频谱,探究了物体成像过程中的分频和合频过程,分析了空间滤波实验中透镜孔径对实验的影响.应用Matlab仿真模拟了低通滤波、方向滤波、显色滤波等图像处理技术,验证了夫琅禾费衍射下的巴比涅原理.     

共焦扫描显镜微成像特性分析和扫描系统的优化设计

本文用傅里叶光学理论,从成像系统脉冲响应函数的角度分析普通显微镜的成像特性,揭示共焦系统具有超分辨成像能力的原因,最后提出一种使扫描渐晕减小的有效方法。     

分数域滤波的分数傅里叶变换光学成像性能分析

将分数域滤波同光学成像相结合,提出了一种基于Lohmann Ⅰ型的带有滤波孔径的两级联分数傅里叶变换光学成像系统.根据分数傅里叶变换和菲涅耳衍射之间的关系以及分数傅里叶变换的分数阶可加性,结合分数域滤波分析了分数傅里叶变换光学成像的基本理论.以点扩散函数和调制传递函数作为评价成像质量的准则,详细分析了不同分数阶光学系统...     

阿贝成像原理和空间滤波实验

"阿贝成像原理和空间滤波"是北京大学"普通物理实验"课程的传统实验,其目的是引导学生通过实验学习光学傅里叶变换以及空间频率、空间频谱和空间滤波等相关概念,探究光学成像和光学信息处理的基本原理、实验技术与方法.此实验涉及丰富的实验现象和物理与数学的综合知识,教学上颇具挑战性.本文利用显微成像的波动光学理论阐述阿贝成像原理,并配置相应的实验内容、技术方法和可以扩展的实际应用,希望从深度和广度上综合把握该实验的教学,以便引导学生的自主性实验探究.     

空间外差光谱仪干涉条纹调制度影响分析

空间外差光谱仪(SHS)所获取的干涉图像需经过傅里叶变换才能得到光谱信息.频域光谱的信噪比和光谱信号的质量很大程度上取决于干涉条纹调制度.针对干涉条纹调制度的影响因素进行了定量理论分析,包含分束器分束特性、光学系统像差(干涉组件面形误差、准直镜头输出面形误差及成像镜头调制传递函数曲线)、扩展光源及像元大小等.实验证明,空间外差光谱仪样机复原光谱实测结果与理论计算一致性较好,对干涉条纹调制度的定量分析为干涉型光谱仪各功能组件的设计提供了理论依据.     

基于互强度傅里叶分析的光刻机成像模拟方法

光刻空间像仿真作为各种计算光刻技术的基础,受到越来越多的重视.提出一种基于互强度傅里叶分析的光刻机投影成像快速模拟方法,从光刻成像互强度传播过程入手,基于傅里叶光学原理对成像要素进行多次空域-频域变换,得到一种快捷的空间像模拟途径.通过与标准解析空间像对比,发现该方法的计算精度可达10-4(最大光强归一化).该方法避免了部分相干成像的Hopkins方程中繁琐的积分运算,操作性强、计算精度高.该方法适用于各种灵活多变的曝光成像条件,具备广阔的工程应用前景.     

环状干涉条纹成像技术的实验研究

 从傅里叶分析的角度来讨论环状干涉条纹成像的处理过程，并报道二维连续散射目标的成像实验。激光干涉条纹成像是利用激光源在空域形成的干涉条纹同目标间的相对运动来提取目标的图像信息。对利用环状干涉条纹的激光干涉成像，其机理常用全息理论来解释。     

基于载频条纹相位分析的畸变测量和校正

为了对图像畸变进行测量和校正,利用纵向朗奇(Ronchi)载频条纹作为测量模板,通过成像系统获取畸变光栅条纹.运用傅里叶变换对畸变条纹图像进行频谱分析、滤波提取基频信息,直接从畸变图像的中心无畸变区域提取理想条纹像信息.通过相位分析提取包裹相位并解包,获得畸变光栅条纹的径向畸变相位分布规律.将该分布规律转化为径向位置畸变分布规律,并结合双线性插值灰度重建对畸变图像进行校正.实验结果证明该方法是有效的.     

无阈值窗口傅里叶变换滤波法

为减少噪音对散斑相位图的影响,提出了一种无阈值的窗口傅里叶变换滤波方法.通过对窗口内条纹频率幅值扫描,寻找条纹频率幅值的最大值作为滤波标准,得到最佳滤波图像,缩短了计算时间,解决了窗口傅里叶变换滤波中需要设定阈值的问题.在无阈值窗口傅里叶变换滤波算法基础上,对散斑条纹图像进行了滤波,证明了该算法的可行性和良好的滤波效果,可用于各类条纹图像的低通滤波.     

条纹管激光成像雷达条纹图像噪音分析与处理

从条纹管激光成像雷达的结构和成像原理出发,讨论了各种噪音来源、噪音特点、影响因素、对最终图像的贡献大小和抑制方法.通过条纹管激光成像雷达阶梯目标扫描成像实验结果分析,噪音源理论分析得到了验证.结合条纹图像处理的特殊目的,通过对比几种边界保持类平滑滤波算法,得出K近邻平滑均值滤波器具有更低的时间复杂度和空间复杂度和更好的滤噪效果,当取N=7,K=25时,可以在允许的处理时间内极大地提高条纹图像信噪比,然后,利用阈值算法有效滤除了背景噪音,最终成功地从复杂的噪音中提取到了条纹数据.这项工作为后续的目标像重构奠定了基础,并指出了下一步工作的方向和重点.     

全息图像缩放对数字微镜重建显示的影响研究

根据人眼对数字微镜器件成像的响应性质,给出了数字微镜器件重建场的强度表达式.当CCD的面元尺寸与数字微镜器件的镜元尺寸不相等时,在数字微镜器件重建显示系统中将引起数字全息图像的缩放.基于傅里叶光学理论,导出了缩放后数字全息图数字微镜器件重建像的尺寸和中心位置与重建参量的关系.通过理论模拟和数字微镜器件重建显示实验,对分析结果进行了实验验证.     

干涉条纹快速加窗傅里叶滤波方法的研究

滤波是干涉图像处理中的关键问题之一。为解决加窗傅里叶滤波在干涉条纹处理中运行时间长的问题,采用了快速傅里叶变换算法用以减少计算时间。通过加窗傅里叶变换,克服了傅里叶变换在干涉图相位局部信息不能提取的缺点,提出了一种快速加窗傅里叶滤波方法,实现了干涉条纹的快速滤波。在保证滤波效果的同时,缩短了计算时间,大大提高了干涉条纹处理速度,从根本上解决了加窗傅里叶滤波耗时长的问题,使得加窗傅里叶滤波方法应用于散斑在线检测成为了可能。实验验证了本方法的快速性、有效性和可靠性。