光学信息处理讲座 第六讲 光学Mellin变换

以傅里叶光学为基础的相干光处理器,能够进行微分、积分、卷积和相关等多种模拟运算.这种运算的实现,是利用一个理想的薄的正透镜的前后焦平面互为傅里叶变换关系进行的.函数f(x,y)的傅里叶变换F(u,v)定义为用傅里叶透镜组成的相干光处理系统,主要通过正逆傅里叶变换和空间滤波来完成多种运算的.同电子计算机比较,它具有信息容量大,计算速度快两大优点.但是,这种光学处理系统只能解决那些空间平移不变的物理问题,也就是只能解决在数学上用这种卷积积分描述的问题.这是因为设叶G(u,叶,F(。,。)和0(。,。)分别是g(X,y),八X,叫和h(X,y)的傅…     

从一道典型试题的多种解法谈算符运算的基本技巧

算符运算在量子力学中十分重要,并且在各种考试中占有一定比重.要能正确而迅速地推证算符关系式,除了要了解各有关算符的意义、性质以及基本的对易关系等以外,还应掌握一些基本技巧.例如作用法、直接法、参数微分法、积分变换法、待定算子法、表象法等.限于篇幅,我们仅就其中几种最常用的方法通过一道算符运算方面的典型试题以一题多解的形式归纳如下. 题: 其中u为单位矢量,σ为Pauli算符.解法1[直接法:它仅仅是利用有关算符的一些已知性质和对易关系等,直接通过算符运算对有关算符关系式加以推证.] 因为(J·u)(0·N -aillja^ uk (重复指…     

用算符代数描写付里叶光学

本文用算符代替菲涅耳—基尔霍夫积分、透镜传递因子,以及其它运算来描写菲涅耳衍射。所得到的算符代数能够简洁地描述傅里叶光学而避免了繁复的积分运算。作为本理论的一个简单推广,还讨论了象差影响和高斯光束照明。     

探析算符运算问题

在量子力学中,利用算符可以较好地反映整体特征,利用它可以从状态(波函数)里提取力学性质;而解决或推导算符的关系时,除了要掌握各有关算符的意义和性质外,还应了解一些基本的算符运算方法.本文通过举例介绍了量子力学中算符常用的几种运算方法:直接法、作用法、参数微分法、待定算符法、积分变换法、数学归纳法等.     

光学信息处理讲座第五讲 光学普遍变换

一、引 言 光学信息处理是一门交叉学科,它是光学和信息论相结合的产物.光学信息处理的基本依据之一是基于透镜的傅里叶变换作用:一个理想的薄透镜的前后焦平面上的光场分布互为傅里叶变换[1].利用透镜的这个特性,可以进行各种模拟数学运算:例如频谱分析、加、减、乘、除、微分、积分、相关、卷积等 利用透镜进行傅里叶变换的方法虽然有许多优点,但也存在着很大的局限性.例如,有许多二维函数对其傅里叶频谱进行空间滤波,效果不好,与傅里叶变换相联系的卷积和相关定理,仅能适用于线性空间不变的光学系统,而更大量的光学系统的点扩展函数是空…     

规范光学分数傅里叶变换下的光学传递函数

基于规范光学分数傅里叶变换,从光学传递函数概念出发,根据菲涅耳衍射、夫琅和费衍射定义,应用线性系统理论,分别给出了菲涅耳与夫琅和费衍射系统在规范分数傅里叶变换下的光学传递函数数学表达式。证明了其具有分数傅里叶变换的级联性,指出常规傅里叶变换下的光学传递函数为分数传递函数的特例。所得结果对光学分数傅里叶变换在信息处理、像质评价等方面的应用具有实用价值。     

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...     

失调单球面折射系统的衍射积分和分数傅里叶变换

根据球面的几何特征，分析了单球面折射光学系统折射面倾斜和偏心时的失调特征；由失调元件矩阵和共轴元件矩阵的依次相乘，得到了完备的描述失调单球面折射光学系统的矩阵；从系统衍射积分与失调矩阵元的关系导出了该系统的失调衍射积分，并利用单球面折射光学系统的分数傅里叶变换结构参数得到了系统失调时的分数傅里叶变换结果.这些结果可用于数值计算和模拟该系统失调时对输入复振幅的衍射和分数傅里叶变换.     

分数傅里叶变换光学实现的基本单元

提出一些实现分数傅里叶变换的新型的基本光学单元。这些基本单元仅使用一个透镜和一个菲涅耳衍射，给光学设计增加一些新的可选基本类型，对于给定焦距的透镜，它能完成的分数傅里叶变换是Ｌｏｈｍａｎｎ给出的单透镜结构无法实现。     

用全息透镜组成傅里叶变换系统

本文将全息透镜作为一般的傅里叶变换元件,组成傅里叶交换系统,进行了相关运算以及模糊图象处理等实验.结果表明,对全息透镜傅里叶变换系统进行某些光学信息处理工作是可行的.     

YG算法设计分数傅里叶变换衍射光学光束整形器件

针对分数傅里叶变换衍射光学光束整形器件,比较了按离散点与按菲涅耳积分计算得到的变换矩阵间的差距,从中分析得出按离散点计算的变换矩阵引入的离散化误差与分数傅里叶变换系统参数的关系.模拟计算结果表明,该离散化误差不能忽略.为了在输出面上得到真实的光强分布,应采用菲涅耳积分计算其变换矩阵.鉴于该变换矩阵非幺正,本文利用YG算法进行了光束整形器件的设计.     

论坐标-动量表象互换的幺正算符

运用有序算符内的积分方法推导出坐标-动量表象互换的幺正算符,并给出它在分数傅里叶变换中的应用.     

光学信息处理讲座 第二讲 半色调方法实现非线性变换

一、引 言 光学信息处理系统具有二维、并行、高速地完成傅里叶变换、相关和卷积等线性运算的能力.在典型的光学处理器以及低功率的情况下,除非使用特殊的技术,一般只能实现线性运算.但是,许多信息处理的应用又要求对数据进行非线性运算.过去,非线性变换主要是通过数字方法实现的.现在已经使用了多种技术来实现光学非线性运算(变换).最方便的方法是利用胶片特性曲线的非线性,实现非线性变换.例如,对数变换[1],密度切片的提取[2]等. 可饱和吸收体以及在某些情况中的光学反馈,也是实现非线性光学运算的重要途径[3,4].由于介质的非线性光学效应…     

失调分数傅里叶变换及其光学作用

利用失调光学系统的衍射积分公式,分析了失调的Lohmann分数傅里叶变换光学系统和准非对称非均匀介质的衍射特性,得到了两者具有相同的失调衍射积分表达式,表明两者具有等效性,从中提出了失调分数傅里叶变换新概念. 关键词： 分数傅里叶变换 失调光学系统 衍射积分 梯度折射率介质     

傅里叶变换基本性质的物理诠释

数学物理方法是物理学专业基础课,其中的积分变换部分也是工程技术专业的基本教学内容.在该课程中,傅里叶变换往往是积分变换法教学的首要内容,而傅里叶变换的基本性质则是该部分的重点,也是其产生广泛应用的关键原因.本文从振动的合成与分解、物理学量纲分析等角度对傅里叶变换的线性定理、延迟定理、位移定理、标度变换定理、微分定理及卷积定理共6条基本性质进行了物理学诠释.对学生深刻理解和灵活运用傅里叶变换法解决物理问题、进行信号频谱分析大有裨益;对学生学习后续的量子力学、信号与系统等课程亦有帮助.     

计算机模拟任意形状衍射屏的衍射

把菲涅耳衍射积分化为含快速傅里叶变换的积分,对任意形状衍射屏的衍射进行模拟,其特点是直接用含快速傅里叶变换的积分求解出不同传播距离观察屏上的光场分布,得出菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的衍射花样.通过计算机对常见的缝孔的衍射的模拟,有助于理解衍射光在传播方向上近场衍射和远场衍射的不同和衍射花样的分布特征.     

基于纠缠态表象的复脊波变换理论

本文基于连续变量量子态构造小波变换的研究结果, 从经典信息的连续脊波变换出发, 利用有序算符内ket-bra型积分, 构造连续复脊波变换对应的量子算符和表象表示, 采用表象的内积运算与态矢投影展开, 研究量子光学态的复脊波变换理论. 关键词： 有序算符内积分技术 复脊波变换 纠缠态表象 相干态     

利用热纠缠态表象获得Caldeira-Leggett密度算符方程的积分形式解

开放量子系统,即系统-热库模型,可以用一个关于密度算符的主方程来描述,比如,用来描述固态物理中耗散现象的Caldeira.Leggett主方程.虽然已经有人为了求解此主方程的约化密度矩阵的精确表达式而做过一些努力,但迄今还未见有解答.本文使用了一种全新的方法来求解Caldeira-Leggett方程,用这个新方法可以得到积分形式的显式表达.该方法的要点在于利用有序算符内积分技术把关于密度算符的微分方程首先转化成关于密度态矢量的微分方程,再将密度态矢量投影到热纠缠态表象中,Caldeira-Leggett方程就转变成了关于波函数的微分方程,而波函数是函数.这样就可以使用数学中求解微分方程的方法来求解出波函数.再次利用有序算符内积分技术,再将波函数转化为态矢量和算符,就得到了Caldeira-Leggett方程的积分形势解.     

求解分数傅里叶变换衍射积分的一种快速算法

在对Lohmann 二型分数傅里叶变换(FRT)和菲涅耳衍射积分进行比较的基础上,给出基于快速傅里叶变换(FFT)求解该分数傅里叶变换和菲涅耳衍射积分的快速算法及算法适用范围.数值模拟实验证明了理论的可靠性和算法的高效性.此快速算法为分数傅里叶变换在工程实际中的进一步广泛应用奠定了基础.     

求解三模耦合谐振子精确能谱的一种方法

基于相空间中的幺正转动变换,利用有序算符内的积分技术,得到了相空间中转动算符、傅里叶变换算符和宇称算符的相干态表示.进而引入并利用相空间中的三模转动算符,简捷地实现了三模坐标-动量耦合谐振子哈密顿量的退耦合,给出了该耦合形式谐振子的精确能谱及其能量本征态.