傅立叶光学PPT

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傅里叶光学第4章-透镜的位相调制和傅里叶变换性质课件

傅里叶光学第4章-透镜的位相调制和傅里叶变换性质课件

其中,
tl
x,
y
exp
j
k 2f
x2 y2
P
x,
y
exp
j
k 2f
x2 y2
表示透镜对入射波前的位相调制;
P x, y 表示透镜对于入射波前大小范围的限制。
2、透镜的傅里叶变换性质
✓ 回顾一下:利用透镜实现夫琅和费衍射,可以在透镜的焦平面上得到 入射场的空间频谱,即实现傅里叶变换的运算。
下面具体分析一下厚度函数(x,y)和透镜主要结构参数(构成透镜的两个球 面的曲率半径R1和R2)之间的关系。
x, y 1 x, y 2 x, y
将透镜一剖为二
x2 y2
1 R12
1
x2 y2 2R12
1
x,
y
01
R1
R12
x2 y2
01
R1
1
1
x2 y2
U f
xf , yf
Af jd
2
exp
j
k 2d
xf 2 yf 2
•T
xf d
,
yf d
对应的强度分布为
I f
xf , yf
Af d 2
2
T
xf d
,
yf d
2
2、透镜的傅里叶变换性质
总结一下:
✓ 在单色平面波照明下,无论物体位于透镜前方、后方还是紧靠透镜, 在透镜的后焦面上都可以得到物体的功率谱;对于这样的照明方式,透 镜后焦面常称为傅里叶变换平面或(空间)频谱面。
2、透镜的傅里叶变换性质
✓ 如果d=f,物体在透镜前 焦面,二次位相弯曲消失, 后焦面的光场分布是物体准 确的傅里叶变换。
✓ 如果d=0,物体在透镜前端面, 由于变换式前的二次位相因子, 使物体的频谱也产生一个位相 弯曲。

物理光学A傅里叶光学PPT课件

物理光学A傅里叶光学PPT课件

,
f
第7页/共25页
上面的讨论可以说明, 理想夫琅和费衍射系 统起到空间频率分析器的作用.这就是现代光学对 夫琅和费衍射的新认识。
当单色光波入射到待分析的图象上时,通过夫 琅和费衍射,一定空间频率的信息就被一定特定方 向的平面衍射波输送出来. 这些衍射波在近场彼 此交织在一起,到了远场它们彼此分开,从而达到 分频的目的.
第1页/共25页
x
0
G
光 栅
3
1 0
-1
-3

f
对于光栅我们可以用透过率函数(x) 来描述,一维透射光栅的透过率函数是一矩形 波函数.
为了讨论问题方便, 设光栅狭缝总数N无限大.
第2页/共25页
f (x)
2d
d
d d 4
0d 4
d 2
3d 4
x
2d
(x)是周期性函数
f (x) f (x md), (m ,1, 2,)
d是空间周期.将上式用 傅里叶级数展开:
f (x) 1 2 cos(2 1 x) 2 cos(2 3 x)
2
d 3
d
2 cos(2 5 x)
5
d
第3页/共25页

p0
1 d
,
f
(x)
1 2
2
cos(2p0 x)
2
3
cos(2 3 p0 x)
2
5
cos(2 5 p0 x)
上式表明,图中表示的矩形波可以分解为不同频 率的简谐波,这些简谐波的频率为
第12页/共25页
光栅的像是一 条条直条纹
• •
x




物理光学 第六章_ppt课件

物理光学  第六章_ppt课件

6.1 平面波的复振幅及空间频率
空间频率:把一个在空间呈正弦或者余弦分布的物理量在某个方向 上单位长度内重复次数称为该方向上的空间频率。 平面波的复振幅分布可以表示为:
2 A exp i x cos y cos z cos
如果平面波沿着Z方向传播,则可以写为


6.2 单色波场中复杂的复振幅及其分解
衍射屏(可能是振幅型也可能是位相型)对入射光波的调制作用决 定于衍射屏的复振幅透射系数,即
~ E ( x , y ) E ( x , y ) t ( x , y ) 0
常见的几种振幅型衍射屏的透射系数
x t(x , y) rect a
物理光学 第 六章
第六章 傅立叶光学
傅立叶光学是20世纪中叶人们把通信理论,特别是其中傅立叶分 析方法引入到光学中逐步发展形成的一个光学分支,它是现代物理 光学的重要组成部分。 在研究内容上,傅立叶光学所讨论的仍然是有关光波的传播、叠加 (干涉和衍射)和成像现象的规律,但是由于引入了傅立叶分析方 法,使得我们能够更深入地理解这些现象的内在规律。 参考书:傅立叶光学导论(第三版),Goodman著,电子工业出 版社,2006年。
E (x,y)exp i2 ux vy dx dy
1 1 1 1 1 1
exp( ik1 z ) ik 2 2 E (x ,y ) exp x y ik1 z z 1 2
~ 2 E ( x ,y ,z ) A exp i x cos y cos
6.1 平面波的复振幅及空间频率
空间角频率可以定义为
k 2 uk 2 v x y
~ E ( x ,y , z ) A exp i 2 ux vy A exp i k x k y x y

傅里叶光学简介25页PPT

傅里叶光学简介25页PPT
傅里叶光学简介
46、பைடு நூலகம்律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里,没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多,公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿;只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂,怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you

《傅里叶光学基础》课件

《傅里叶光学基础》课件
《傅里叶光学基础》PPT 课件
傅里叶光学是光学领域的重要基础知识,本课程将介绍傅里叶光学的基本原 理和应用领域,包括光通信、计算机技术和医疗影像。
傅里叶光学基础知识
1 传输函数
了解传输函数的概念以及在傅里叶光学中的作用。
2 光学变换
学习傅里叶变换和反变换,以及它们在光学领域的应用。
3 频谱分析
掌握频谱分析的方法和技巧,以及如何应用于光学系统的研究。
总结与展望
本课程回顾了傅里叶光学的基础知识和应用,介绍了其在光通信、计算机技 术和医疗影像中的重要性。希望通过本课程的学习,您能深入了解傅里叶光 学的原理和应用,并在相关领域取得更好的成就。
数据压缩
了解傅里叶光学在数据压缩领域的应用,如JPEG图像压缩算法。
频谱分析
学习傅里叶光学在信号处理和频谱分析中的作用。
傅里叶光学在现代医疗影像中的应用
1
CT扫描
掌握傅里叶光学在CT扫描中的重建算法和图
磁共振成像
2
像重建技术。
了解傅里叶光学在磁共振成像中的采样技术
和图像重建方法。
3
超声成像
学习傅里叶光学在超声成像中的频域分析和
傅里叶光学在光通信中的应用
高速数据传输
了解傅里叶光学在光通信中的高 速数据传输方案和技术。
光纤通信系统
探索调制与解调
学习傅里叶光学在光调制和解调 中的原理和技术。
傅里叶光学在现代计算机技术中的应 用
图像处理
探索傅里叶光学在图像处理中的应用,如图像滤波和频域图像增强。
分子影像学
4
图像增强技术。
探索傅里叶光学在分子影像学中的应用,如 光学断层成像和荧光成像技术。
傅里叶光学的发展现状

《傅里叶光学》课件

《傅里叶光学》课件
傅里叶光学在图像处理领域的应用,如图像滤波 、增强、识别等。
光通信
利用傅里叶光学原理实现高速光信号的传输和处 理,提高通信容量和速度。
3
光学仪器设计
傅里叶光学在光学仪器设计中的应用,如干涉仪 、光谱仪等。
傅里叶光学的发展前景和挑战
发展前景
随着光子技术的不断发展,傅里叶光学在光通信、光学仪器、生物医学等领域的应用前 景广阔。
傅里叶光学在光学显微镜、光谱仪和 OCT等生物医学成像技术中被广泛应 用。
光电子器件
利用傅里叶光学原理设计的光电子器 件,如光调制器、光滤波器和光开关 等。
02
傅里叶变换
傅里叶变换的定义和性质
傅里叶变换的定义
将一个时域信号转换为频域信号的过 程,通过正弦和余弦函数的线性组合 来表示信号。
傅里叶变换的性质
傅里叶变换在信号处理中的应用
频域滤波
通过在频域对信号进行滤波,可以实现信号的降噪、增强等处理 。
信号压缩
利用傅里叶变换可以将信号从时域转换到频域,从而实现对信号的 压缩和编码。
图像处理
傅里叶变换在图像处理中也有广泛应用,如图像滤波、图像增强、 图像压缩等。
03
光学信号的傅里叶分析
光学信号的表示和测量
05
傅里叶光学的实践应用
傅里叶光学的实验技术
光学干涉实验
利用干涉现象研究光的波动性质,验证傅里叶光学的 基本原理。
光学衍射实验
通过衍射实验观察光的衍射现象,理解傅里叶光学中 的衍射理论。
光学频谱分析实验
利用傅里叶变换对光信号进行频谱分析,研究光波的 频率成分。
傅里叶光学的应用案例
1 2
图像处理
干涉和衍射在光学系统中的应用

[理学]第六章-傅立叶光学ppt课件

[理学]第六章-傅立叶光学ppt课件

exp
ik 2f
x12 y12
f
6-4
• 二、2、点物在轴上有限距离处,紧靠透
镜后面的场
E%
'( x1 ,
y1 )
A exp
ik 2l '
x12 y12
,
1 1 1 l' f l
l
l’
6-4
• 二、3、点物在轴外有限距离处,紧靠透
镜后面的场
E% '(x1,
y1 )
A ' exp
第六章 傅立叶光学
• 用傅立叶分析的方法重新研究光
的传播、叠加和成像规律
6-1 平面波的复振幅和空间频率
• 空间周期dx=/cos, dy=/cos
• 空间频率u=1/dx=cos/, v=1/dy=cos/
x
x
k
z
dx y
6-1
• x=/2-, y=/2- • u=sin x /, v=cosy/
(x,y)
C2
-R2
R1
d2 C1
d1
[R12-(x2+y2)]1/2
6-2
• 透镜的透射函数tl
x2 y2
tl (x, y) P(x, y) exp ik
2f
1, 透镜孔径内

n
1
1 R1
1 R2
6-2
• 复杂复振幅分布的分解
E(
x,
y)
E(u,
H (u,v)=HI(u,v)/HI(0,0)
6-7 阿贝成像理论和 阿贝-波特实验
• 成像理论
• 显微相干成像是两次衍射成像 • 物面到焦面,第一次夫琅和费衍射。焦面到

傅立叶光学(信息光学)_课件

傅立叶光学(信息光学)_课件
1 x>0 Step(x)= ½ x=0
0 x<0
step(x)
1
0
step(x-x0),间断点移到x0处
x
二、符号函数:描述某孔径一半宽有 的位相差
1 x>0 Sgn(x)= 0 x=0
-1 x<0
Sgn(x)=2step(x)-1
sgn(x)
1
x
0
1
三、矩形函数(门函数):表示狭缝、矩孔的透过
傅立叶光学
第一章 绪论 第二章 线性系统与Fourier分析 第三章 光波的标量衍射理论 第四章 透镜的Fourier变换性质 第五章 光学成像系统的频率响应 第七章 光学全息 第八章 空间滤波与光学信息处理
第一章 绪论
一、“信息光学”的含义 信息光学=数学工具(级数、积分)+经典光学 (光波的传播、干涉、衍射、成像、光学信息的记 录与再现、光学信号的处理)
2、光学中的线性叠加原理uv uuv uuv 波的迭加原理:矢量:E E1( p) E2( p) L
n
相干光场:复振幅:U(p)=Ui ( p) i 1
n
非相干光场:光强:I ( p) Ii ( p) i 1
3、利用系统的特性来求输入/输出关系 “三步法则”: 第一步:将复杂输入分解为简单输入函数之和 第二步:分别求出简单函数的输出 第三步:将简单函数输出加起来
2.1 线性系统的基本概念 一、系统:同类事物按一定关系所组
成的整体
特征(性):不管内部结构,只是全体与外 部的关系,是整体行为,综 合行为
二、物理系统:由一个或多个物理装
置所组成的系统
1、概念:考虑与外形的信息交换 2、内容:输入/输出关系 3、特点:系统的外特性 4、作用:对输入信号变换作用——运算作用
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结构:
该仪器主要由以下两部分组成: 光传感器和电子学组件。所有 光传感器元件都安装在一个铝 制的基板上, 这个基板通过减振 器安装在一个基础组件上。 ATMOS包括一个太阳跟踪器、 一个望远镜、一个干涉仪、 一个红外探测器 和一个数据处理器。 太阳跟踪器始终保持仪器的视场 对着太阳, 望远镜将光线收集进来 并通过干涉仪进行处理, 从干涉 仪出来的光线聚焦在红外探测器上, 经探测器将其放大、过滤、数字化 后由数据记录仪记录下来。
空间大气成分探测傅立叶变换红外光谱仪 ——主要介绍了几种国外先进的高分辨率空间大气探测用傅立叶
变换红外光谱仪的工作原理,结构,应用范围和技术指标。
小组成员:李Biblioteka 星(sc12010012)查申龙(sc12038008 ) 王志强(sc12038012 ) 鲁岸立(sc12002044 )
课题主要内容及分工
工作原理:
光谱仪是一种干涉型光谱仪, 主要由光源(硅碳棒,高压 汞灯)干涉仪,检测器,计 算机和记录系统组成,实验 测量的原始光谱图是光源的 干涉图(时域谱),然后通 过计算机对干涉图进行快速 傅立叶变换计算,从而得到 以波长或波数为函数的光谱图 (频域谱)。
实验装置图:
大气轨迹分子光谱仪(ATMOS)
被动式迈克尔逊干涉大气探测仪(MIPAS)——李明星 红外大气干涉探测器( IASI)——鲁岸立 傅立叶红外(FTIR)地基光谱仪IFS 120M——王志强
大气轨迹分子光谱仪(ATMOS)——查申龙
被动式迈克尔逊干涉大气探测仪(MIPAS)
简介:
被动式迈克尔逊干涉大气探测(MIPAS)属精细分光遥感 仪。在中波和热红外波(4.15Lm-14.6Lm), 采用临边探测方 式对地球大气对流层上部到热层之间的光化学相关痕量气体 进行全球测量。
特点

#需要制冷。 #由光路来补偿装配误差。 #双边干涉图。 #双输入和双输出。
原理:
通过望远镜接收的信号直接进入干涉仪, 通过分束镜后以不变的速率直接射入立体角 镜。由于干涉仪两臂之间的光程差, 调制信号 是一个强制调制干涉图。标准黑体被安装在 方位角扫描单元中, 它用于仪器响应度的飞行 校准。
性能指标:
简介:
大气轨迹分子光谱仪(ATMOS)是一个红外吸收 型傅立叶变换红外光谱仪, 其设计意图是用于研究 大气的化学成分。ATMOS采用太阳掩星的模式在 太阳升起和降落时对对流层、平流层和中间层的组 成成分进行全球探测, 同时还能测量10~ 150km高 度范围内复杂化学和发射的相互作用的气体浓度。
结构:
前置光学系统(方位角扫描单元、垂直扫描单元和接收望远镜) 迈克尔逊干涉仪 焦平面子系统 校准黑体 参考激光源
主要性能指标:
红外大气干涉探测器( IASI)
简介:
IASI 是一个基于迈克尔逊干涉仪且附有一个成像系统 的傅立叶变换光谱仪, 它能获得全球大气温湿廓线的高精度 高光谱分辨率资料来提高天气预报准确性; 同时能够提供大 气不同成分的数据资料,利于人们进一步了解大气过程和大气 化学、气候和大气污染的相互作用。
原理:
结构:
性能指标:
傅立叶红外(FTIR)地基光谱仪IFS 120M
简介:
IFS 120M由德国BRUKER公司产,是国际大气 成分地基观测网络用于进行高光谱数据获取及其反 演技术初步研究的通用仪器,在国家卫星中心建立 了地基高光谱观测平台。光谱范围0.2~16.6µm,最 高光谱分辨率0.008cm-1
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