信息光学-期末复习重点提纲-苏显渝 电子工业出版社
信息光学第二版课后答案-苏显渝版可修改全文
4如图所示的等腰直角三角形孔径放在透镜的前焦平面上，以单 位振幅的单色平面波垂直照明，试求透镜后焦面上的夫琅和费衍 射图样的复振幅分布。
y0 y0 x0
U(x, y)
1
jf
exp(
jkf
) e xp
j
k 2f
(x2
y
2
)
45 0 45
x0 a
x0
2
U0( x0 ,
y0 ) exp
0
其它
1.5 计算下列一维卷积
(1) (2 x 3) rect( x 1)
2
(2) rect( x 1) rect( x 1)
2
2
(3) com b( x) rect( x)
解（1）
(1) (2 x 3) rect( x 1) 1 ( x 3 ) rect( x 1)
2 z
2z
I
(0,0,
z
)
4
sin2
a 2
2
z
1 exp( j2x) 2 j exp( jx)sin x
2.1 焦距f=500mm，直径D=50mm的透镜将波长 632.8nm
的激光束聚焦，激光束的截面D1=20mm。试求透镜焦点处 的光强是激光束光强的多少倍？
解：设入射激光束的复振幅A0，强度为 I0 A02 通过透镜后的出
(1)
sinc4( x)
( ) ( )d
( )
1
1
0 (1 )2d 1 (1 )2d 2
1
0
3
(2)
sinc2( x)cos xdx
1 ( ) ( 1 )d 1 ( ) ( 1 )d
2
2
信息光学考试复习提纲
第一章二维线性系统1．空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？2．空间频率分量的定义及表达式？3．平面波的表达式和球面波的表达式？4．相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？5．非相干照明下物光强分布的表示式及物理意义？6．线性系统的定义7．线性系统的脉冲响应的表示式及其作用8．何谓线性平移不变系统9．卷积的物理意义10．线性平移不变系统的传递函数及其意义11．线性平移不变系统的本征函数第二章光的标量衍射理论1．衍射的定义2．惠更斯-菲涅耳原理3．衍射的基尔霍夫公式及其线性表示4．菲涅耳衍射公式及其近似条件5．菲涅耳衍射与傅立叶变换的关系6．会聚球面波照明下的菲涅耳衍射7．夫琅和费衍射公式8．夫琅和费衍射的条件及范围9．夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系10．矩形孔的夫琅和费衍射11．圆孔的夫琅和费衍射第三章光学成象系统的衍射特性及频率传递函数1．透镜的位相变换函数2．透镜焦距的判别3．物体位于透镜各个部位的变换作用4．几种典型的傅立叶变换光路5．透镜的脉冲响应6. 透镜的成像性质7．相干传递函数与光瞳函数的关系8．会求几种光瞳的截止频率第四章光学成像系统的光学传递函数1．强度脉冲响应的定义2．非相干照明系统的物象关系3．光学传递函数的公式及求解方法4．会求几种情况的光学传递函数及截止频率第六章光学全息照相1．试列出全息照相与普通照相的区别2．简述全息照相的基本原理3．试画出拍摄三维全息的光路图4．基元全息图的分类5．结合实验谈谈做全息实验应注意什么6．全息照相为什么要防震，有那些防震措施，其依据是什么7．如何检测全息系统是否合格8．全息照相的基本公式9．全息中的物像公式及解题10．光源对全息图再现像的影响11．试述卤化银乳胶记录时的光化学过程12．列出光导热朔料与银盐干版的的性能比较13．简述光导热朔料的光成像原理14．各类型平面全息图的衍射效率如何第八章光学空间滤波1．何谓阿贝成像理论2．如何求解显微镜的分辨率3．空间滤波的实验及结果4．空间滤波的基本系统5．空间滤波器的分类6．空间滤波器的制作方法。
信息光学复习提纲
信息光学复习提纲Ch1. 线性系统分析1.矩形函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数2.sinc函数：①定义②图像③作用④不要求求其傅里叶变换谱函数3.三角函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数4.符号函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数5.阶跃函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数6.圆柱函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数7. 函数：①三种定义②四大性质③作用8.梳状函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数9.高斯函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数10.傅里叶变换（常用傅里叶变换对）11.卷积：四大步骤，两大效应12.互相关、自相关的定义、物理意义13.傅里叶变换的基本性质和有关定理14.线性平移不变系统的传递函数Ch2. 标量衍射理论1. 标量衍射理论成立的两大条件2. 平面波及球面波表达式:)]cos cos (exp[βαy x ik A +)](2exp[]exp[22y x zik ikz z A + 3.惠更斯——菲涅耳原理：()⎰⎰∑=ds rikr K P U cQ U )exp()()(0θ 4.基尔霍夫衍射理论： ⎰⎰∑-=dsrikr r n r n r ikr a j Q U )exp(]2),cos(2),cos([)exp(1)(0000λ令()()θλK rikr j Q P h )exp(1,=所以()⎰⎰∑=ds Q P h P U Q U ,)()(0当光源足够远，且入射光在孔径平面上各点的入射角都不大时，(),1,cos 0≈r n(),1,cos ≈r n ().1≈∴θK故()zikr j Q P h )exp(1,λ=，]})()[(211{20020z y y z x x z r -+-+≈ 5. 菲涅耳衍射——近场衍射：0000202000022)](2exp[)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x z jk y x U y x zjkz j jkz y x U +-++=⎰⎰∞∞-λπλ6. 夫琅禾费衍射——远场衍射：000000022)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x U y x zjkz j jkz y x U +-+=⎰⎰∞∞-λπλ 7. 夫琅禾费衍射的条件及与菲涅耳衍射之比较（TBP46）8.衍射的角谱理论：（TBP41） 9.透镜的傅里叶变换性质：①相位变换作用：)](2exp[),(),(22y x f jky x p y x t +-=②透镜的傅里叶变换特性：a. 物在透镜前b.物在透镜后（二次位相因子）Ch.3 光学成像系统的传递函数1. 绪论部分：几何光学：空域成像规律，有星点法和分辨率法（像质评价） 信息光学：频域成像规律，光学传递函数（全面、科学像质评价） 2. 衍射受限系统的点扩散函数：⎰⎰∞∞--+--=--yd x d y y y x x x j y d x d P d K y y x x h i i i i ii i ~~]}~)~(~)~[(2exp{)~,~()~,~(002200πλλλ 光瞳相对于i d λ足够大时，)~,~()~,~(22o i o i i o i o i y y x x d K y y x x h --≅--δλ理想情况：点物成点像3. 相干照明下衍射受限系统的成像规律：),(),(~),(i i g i i i i i y x U y x h y x U *=其中，)]~,~([),(~y d x d P F y x h i i i i λλ=，),(1),(0My M x U M y x U i i i i g = 4.衍射受限系统的相干传递函数：()()ηλξληξi i d d P H ,,=（坐标轴反演）5. 菲涅耳衍射——近场衍射：0000202000022)](2exp[)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x z jk y x U y x zjkz j jkz y x U +-++=⎰⎰∞∞-λπλ6. 截止频率：圆形光瞳：oc oc i cd DM d D λρρλρ2,2=== 正方形光瞳不同方向的截止频率不同，45度时最大)22max ic d aλρ=Ch.4 光学全息1. 普通照相与全息照相的比较（定义）2. 全息照相的核心：波前记录和再现①方法：干涉法（标准方法，即将空间相位调制→空间强度调制） ②特点：全息图实际上就是一幅干涉图 ③分类：a 物、参位置：同轴全息+离轴全息b 物、图位置：菲涅耳全息图+像面全息图+傅里叶变换全息图c 介质厚度：平面全息图+体积全息图3. 全息基本公式：()()C r O C r O C i i i b ORCe ORCe Ce O t δδδδδδδβ---+-++'+)(2 0级（背景光） -1级（实像） +1级（虚像） 4. 菲涅耳全息图 像位置坐标：112121-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±=o r p i z z z z λλλλp pir r i o o i i x z z x z z x z z x +±=1212λλλλp pi r r i o o i i y z zy z z y z z y +±=1212λλλλ横向放大率：1120121--====p or o i o i o i z z z z z z dy dy dx dx M λλλλ纵向放大率：221M dz dz M o i z λλ==5. 傅里叶变换全息图①定义②特点③照明与再现的两种方式，相互是独立的6. 位相全息图①定义②两种制作方法③性质7. 平面全息图的衍射效率①定义②振幅全息图的衍射效率：正弦型（6.25%）,矩形（10.13%）③位相全息图的衍射效率：正弦型（33.9%）,矩形（40.4%）结论：无论振幅型还是位相型，矩形波衍射效率均大于正弦波8. 全息干涉计量Ch.5 空间滤波1. 阿贝成像理论第1步：物体(P1)经L在透镜后焦面P2成各级衍射斑第2步：各级衍射斑在P3面相互干涉成像2. 空间滤波的傅里叶分析：透镜作频谱分析器；空间滤波器改变物体光的频谱3. 空间滤波系统：典型的4f系统4. 空间滤波器：位于空间频谱平面上的一种模片，它改变输入信息的空间频谱，从而实现对输入信息的某种变换。
傅里叶你懂得
λ
U ( x, y ) = A exp[ j 2π ( f x x + f y y )]
空间频率的单位 条数/mm ，lp/mm 等 空间频率的单位: cm-1, mm-1, 周/mm, 条数 单位 空间频率的正负 表示传播方向与 轴的夹角小于或大于90° 空间频率的正负:表示传播方向与 或y)轴的夹角小于或大于 °. 正负 表示传播方向与x(或 轴的夹角小于或大于
G(fx,fy) = F (fx,fy) • H (fx,fy)
输出频谱 输入频谱 传递函数
脉冲响应函数的F.T.称为传递函数 称为传递函数 脉冲响应函数的 称为
H ( fx, fy ) =
∫ ∫ h ( x , y ) exp[ − j 2π ( f
−∞
+∞
x
x + f y y )] dxdy
= ℱ{h(x,y)}
F.T.
频域
cosα cosβ , fy = fx = λ λ
A0(fx, fy)
×Leabharlann HF(fx, fy)≈ exp( jkz ) exp − jπλz ( f x + f y )
2 2
[
=
]
A (fx, fy) ∝ U(x, y)
fx = x y , fy = λz λz
k 2 2 U ( x0 , y0 ) exp j ( x0 + y0 ) F.T.表达 表达 2z
《信息光学》教学大纲
《信息光学》教学大纲课程名称：信息光学教学对象：本课程是物理系、信息科学系学生本科生的必修课一、信息光学课程简介信息光学是近年来发展起来一门新兴学科，它已渗透到科学技术的各个领域，成为信息科学的重要分支，得到越来越广泛的应用。
其知识范围为线性系统分析，标量衍射理论，光学成像系统的传递函数，相干光理论，光学变换，光全息和信息处理。
教学重点、难点：信息光学的基础理论、基本概念和物理图像, 通过本课程的学习使学生系统学习信息光学基础知识，培养学生理论联系实际，结合光学信息处理技术，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。
为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。
信息光学是依据信息与电子科学教学指导委员会为光信息科学与技术专业培养目标而开设的。
是专业必修课并且是一门主干课。
学生应预修普通物理、高等数学，傅立叶变换，光学等课程。
二、教材苏显渝等，《信息光学》科学出版社三、课程内容与学时计划：（54学时）第一章：线性系统分析（6学时）常用数学函数，卷积与相关，傅立叶变换性质及定理，线性系统分析，二维光波场分析。
本章教学目的与要求：本章是本课程的基础，要求学生在解决光学问题中能熟练运用其性质和定理，线性系统与光学系统的关联，加深对空间频率、空间频谱概念的理解。
第二章：标量波衍射理论基础（6学时）基尔霍夫积分定理，基尔霍夫衍射公式，菲涅耳衍射，夫朗和费衍射，几种典型衍射。
本章教学目的与要求：本章是教学的重点，是信息光学的基础，要求学生掌握标量波衍射理论，侧重利用菲涅耳衍射与卷积、夫朗和费衍射与傅立叶变换关系解决问题。
第三章：透镜的傅立叶变换特性（4学时）光波通过透镜的相位分布，透镜对点光源的成像，透镜的傅立叶变换特性，透镜孔径对傅立叶变换的影响。
本章教学目的与要求：本章是教学的重点、难点，要求学生清楚并掌握光波通过透镜的相位分布，透镜的傅立叶变换特性及孔径对透镜实现傅立叶变换的影响。
信息光学复习提纲--重点
信息光学复习提纲信息光学的特点Ch1. 线性系统分析1.矩形函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数2.sinc函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数3.三角函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数4.符号函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数5.阶跃函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数6.余弦函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数7. 函数：①三种定义②四大性质③作用8.梳状函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数9.高斯函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数10.傅里叶变换（常用傅里叶变换对）11.卷积：四大步骤，两大效应12.互相关、自相关的定义、物理意义13.傅里叶变换的基本性质和有关定理14.线性系统理论15.线性不变系统的输入输出关系，脉冲响应函数，传递函数16.抽样定理求抽样间隔Ch2. 标量衍射理论1. 标量衍射理论成立的两大条件2.平面波及球面波表达式:exp[(cos cos cos )]A ik x y z αβγ++（求平面波的空间频率）)](2exp[]exp[22y x zik ikz z A + 3.惠更斯——菲涅耳原理：()⎰⎰∑=dsrikr K P U cQ U )exp()()(0θ 4.基尔霍夫衍射理论： ⎰⎰∑-=dsrikr r n r n r ikr a j Q U )exp(]2),cos(2),cos([)exp(1)(0000λ令()()θλK rikr j Q P h )exp(1,=所以()⎰⎰∑=ds Q P hP UQ U ,)()(0当光源足够远，且入射光在孔径平面上各点的入射角都不大时，(),1,cos 0≈r n(),1,cos ≈r n ().1≈∴θK故()z ikr j Q P h )exp(1,λ=，]})()[(211{20020zy y z x x z r -+-+≈ 5. 菲涅耳衍射——近场衍射：0000202000022)](2exp[)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x z jk y x U y x zjkz j jkz y x U +-++=⎰⎰∞∞-λπλ6. 夫琅禾费衍射——远场衍射：（根据屏函数求衍射光强分布）000000022)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x U y x zjkz j jkz y x U +-+=⎰⎰∞∞-λπλ 7.衍射的角谱理论：（角谱的传播，求角谱分布）Ch.3 光学成像系统的频率特性1.透镜的傅里叶变换性质： ①相位变换作用：)](2exp[),(),(22y x f jky x p y x t +-=（二次位相因子）②透镜的傅里叶变换特性：（满足条件？什么情况下实现准确傅立叶变换） a. 物在透镜前b.物在透镜后 2. 衍射受限系统的点扩散函数：⎰⎰∞∞--+--=--yd x d y y y x x x j y d x d P d K y y x x h i i i i ii i ~~]}~)~(~)~[(2exp{)~,~()~,~(002200πλλλ 光瞳相对于i d λ足够大时，理想情况：点物成点像)~,~()~,~(22o i o i i o i o i y y x x d K y y x x h --≅--δλ3. 相干照明下衍射受限系统的成像规律：),(),(~),(i i g i i i i i y x U y x h y x U *=其中，)]~,~([),(~y d x d P F y x h i i i i λλ=，),(1),(0My M x U M y x U i i i i g =4.衍射受限系统的相干传递函数（CTF ）：()()ηλξληξi i d d P H ,,=（坐标轴反演）5. 截止频率：圆形光瞳：o c oc i c d DM d D λρρλρ2,2=== 正方形光瞳：不同方向的截止频率不同，45度时最大)22max ic d aλρ= 6. 衍射受限系统的非相干传递函数（OTF ） 7. OTF 与CTF 的关系Ch.4 光学全息1. 普通照相与全息照相的比较2. 全息照相的核心：波前记录和再现①方法：干涉法（标准方法，即将空间相位调制→空间强度调制） ②特点：全息图实际上就是一幅干涉图 ③全息图的分类：a 。
光学期末考试提纲
光学期末复习提纲1.1几个基本概念E = Aexp[ —i(ωt+φ0)] 振动E = Aexp[ —i(ω（t-Δt) +φ0）］波函数更常用的表达式E = Aexp［-i（wt—k•r +φ0)]时间: T ，f=1/T ，ω=2π/T 周期，频率，圆频率空间: λ, 1/λ，k=2π/λ波长，波数，角波数（波矢）1.2三个光学基本原理（直线传播、反射折射、全反射）光程（L=nl）与费马原理: 由费马原理推导光的反射定律和折射定律费马原理：光总沿着光程最短的路径传播ⅆLⅆx=0证明：反射: 光程L=n√(x1−x)2+y12+n√(x2−x)2+y22由费马原理ⅆLⅆx =0得：12√(x1−x)2+y1−22√(x2−x)2+y2=0又sini1=1√(x1−x)+y12，sini1′=2√(x2−x)2+y2代入得：sini1=sini1′，即i=i′，证毕。
折射:L′=n1√(x1−x)2+y12+n2√(x2−x)2+y22由费马原理：ⅆL′ⅆx =0得:112√(x1−x)2+y1−222√(x2−x)2+y2=0又sin i1=1√(x1−x)+y12，sini2=2√(x2−x)2+y2代入得:n1sini1−n2sini2=0，即sini1sini2=n2n1，证毕.1。
3什么是偏振？偏振光的分类（哪几类，怎么分)错误!完全偏振光：错误!平面偏振光（线偏振光）:偏振面方位恒定的光,可看成振动方向正交、相位相同（或相反)的两个平面偏振光的合成错误!圆偏振光:偏振面相对于传播方向随时间以圆频率ω旋转，其光矢量末端轨迹位于一个圆。
可看成振幅相等、振动方向正交、相位差为±π/2的两个同频率的平面偏振光合成（正号右旋,负号左旋）错误!椭圆偏振光：偏振面相对于传播方向随时间以圆频率ω旋转,其光矢量末端轨迹位于一个椭圆螺旋线上，在垂直于传播方向的平面上的投影构成一个椭圆.可以看成振幅不相等、振动方向正交、相位差恒定的两个同频率的平面偏振光的合成。
信息光学复习重要知识点
1.常用的非初等函数：矩形函数、Sinc函数、三角形函数、符号函数、阶跃函数、圆柱函数。
2.δ函数的定义：a.类似普通函数定义b.序列极限形式定义c.广义函数形式定义δ函数的性质：a.筛选性质 b.坐标缩放性质 c.可分离变量性d.与普通函数乘积性质4.卷积，性质：线性性质、交换律、平移不变性、结合律、坐标缩放性质5.互相关，两个函数f(x,y）和g(x,y)的互相关定义为含参变量的无穷积分6.惠更斯-菲涅尔原理：光场中任意给定曲面上的诸面元可以看作是子波源，如果这些子波源是相干的，则在波继续传播的空间上任意一点处的光振动都可看作是子波源各自发出的子波在该点相干叠加的结果。
7.基尔霍夫理论：在空域中光的传播，把孔径平面上的光场看作点源的集合，观察平面上的场分布则等于他们所发出的带有不同权重的因子的球面子波的相干叠加。
8.角谱理论：孔径平面和观察平面上的光场分布都可以分别看成是许多不同方向传播的单色平面波分量的线性组合。
9.点扩散函数：面元的光振动为单位脉冲即δ函数时，这个像场分布函数叫做~。
10.菲涅尔衍射成立的充分条件：传递函数：11.泰伯效应：当用单色平面波垂直照明一个具有周期性透过率函数的图片时，发现在该透明片后的某些距离上出现该周期函数的现象，这种不用透镜就可以对周期物体成像的现象称为~。
12.夫琅禾费衍射：13.衍射受限系统：不考虑系统的几何像差，仅仅考虑系统的衍射限制。
14.单色信号的复表示：去掉实信号的负频成分，加倍实信号的正频成分。
多色信号的复表示：16.如果两点处的光扰动相同，两点间的互相干函数将变成自相干函数。
18.光学全息：利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光波前的全部信息都储存在记录介质中，做记录的干涉条纹图样被称为“全息图”，当用光波照射全息图时，由于衍射原理能能重现出原始物光波，从而形成与原物体逼真的三维像，这个波前记录和重现的过程成为~19.+1级波（虚像），-1级波（实像），±1级波（赝像）20.从物光与参考光的位置是否同轴考虑：同轴全息、离轴全息。
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8. 引入角谱的概念的物理意义：有助于进一步理解复振幅分解 (1)单色光波场中某一平面上的场分布可看作不同方向传播的单色平面波的叠加; (2)在叠加时各平面波成分有自己的振幅和常量相位，它们的值分别取决于角谱的模和幅角 9. 基尔霍夫衍射理论 10. 角谱理论 11. 透镜主要功能包括：成像和傅里叶变换 12. 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。 透镜为什么具有这种功能呢？*** 根本原因在于它具有能对入射波前 施加位相调制的功能，或者说是透镜的二次位相因子在起作用。 13. 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 14. 透镜孔径的影响： （1）有限大小的透镜孔径可能会造成物体频谱的失真，原因就在于透镜实际上是一个低通 滤波器：低频成分可以通过，稍高频率成分可以部分通过，高频部分则完全被滤除。 （2）因此由于透镜有限孔径的影响，后焦面上不能得到准确的物体频谱，给傅里叶变换结 果带来误差，频率越高，误差越大。我们把这种现象称为渐晕效应。 （3）采用尽可能大的透镜孔径，或物体尽可能靠近透镜，可以减小渐晕的影响。 15. 任意的成像系统都可以分成三个部分，即从物面到入瞳的第一部分，从入瞳到出瞳的第 二部分和从出瞳到像面的第三部分
30. 1）抽样：得到物体或波面再离散点上的值 2）计算：计算物光波在全息平面上的光场分布 3）编码：把全息平面上段沟振幅分布编码成全息图的透过率函数 4 ）成图：在计算机控制下，将全息图的透过率函数在成图设备上成图，如果分辨率 不够，在经光学缩版得到实用全息图 5）再现：与光学全息再现一样 31. 计算全息的两个必要条件： （1）物函数经过抽样，其抽样间隔应满足抽样定理，以避免 频率混叠现象。 （2）计算全息的再现应选择适当的空间滤波器，才能恢复出所需物光波 前。 32. 信息量的概念： （1）信息量与物体的空间尺寸有关； （2） 信息量与物体的频率成分有关； （3）用空间带宽乘积来表征信息量的大小。即： 信息量 频率宽度 空间宽度 33. 信号的调制与解调。调制：采用一定手段将一连续信号经抽样离散后按某一规则进行数 值化编码的过程,称为调制。调制的目的：便于存储、便于记忆、便于计算、便于传输。 解调：从调制信号中提取原被调制信号的过程。 34. 常用调制方法： （1） 调幅 Pulse Amplitude Modulation； （2） 调宽 Pulse Width Modulation； （3）调频（位置调制）Pulse Position Modulation。 35. 计算全息的几种物理解释： （1）光谱学家的解释 光栅是一种重要的色散元件，由于光栅制造误差，它会出现假线（鬼线） ，鬼线是不完善光 栅所产生的。在计算全息中，要解决的问题正好与上述相反，这种不完善光栅引起的鬼线 叫做像点。因此光谱学家认为，计算全息只不过是产生预期鬼线的光栅。 （2）物理学家的解释 从物理学家的角度看，计算全息实现一种复数波面变换。一张计算全息图就是一个复 数波面变换器，可以使一个平面波前变换成其振幅和相位都受到调制的复数波前。在计算 全息中，采用迂回相位等编码方法，实现了波面的变换。计算全息技术为复杂的波面变换 提供了一种手段。 （3）天线工程师的解释 天线工程师将计算全息图看成是一种天线阵列。一个口径很大的天线往往不容易随意 改变接收或发射波阵面的方向。而由小天线构成的天线阵列则比较容易控制波阵面的方向。 当其中的一些小天线发射的子波的相位延迟或提前时，则合成天线的波阵面发生变化。计 算全息图上的抽样单元，如同天线阵列上的小天线 （4）通讯工程师的解释 通讯工程师是应用通讯中的调制理论来解释计算全息图的。通讯中对时间信号波形进 行调制，计算全息中对空间信号（光波复振幅的二维分布）进行调制，从数学上看，两者 并无本质的差别。 36. 光信息存储的优点：光学存储密度高；复制材料便宜；工艺简单；信息存储价位低。 37. 二维光存储
（1）
（2） （3） 19. 波前记录的方法——干涉法 通过已知参考光与物光波在探测区域进行干涉,使原物光波的位相信息转换成干涉场 的光强变化信息，从而可用探测器或记录介质探测或记录下来。干涉的充要条件：参考光 与物光波的①波长相同； ②有固定的初始位相； ③振动方向相同。干涉的必要条件：参 考光与物光波①必须相遇； ②振幅要相近。 20. 波前的再现方法——相干光波的衍射 21. 几种常用的全息图： 22. 例题：在傅里叶变换全息图中透镜焦距为 100mm，如果要用λ=0.6um 的激光正确记录 一个 6012 大小的物体的傅里叶全息图，1）点参考光源应如何放置？2）此时要求纪录 的分辨率为多少？3）如果用 600 线/mm 的全息干板能否准确记录？ 23. 解：由于物体的长宽不一样，因此点光源放置有两种情况：一种是放置在 y 方向；一种 是放置在 x 方向。 3 b 12 18mm 24. 1）当点光源放置在 y 方向。 2 3 25. 当点光源放置在 x 方向。 b 60 90mm 2 26. 27. 28. 29. 计算全息的制作与再现步骤：
16. 对于实际的透镜组，边端性质差别很大，但总可以分为两类：衍射受限系统和有像差系 统。衍射受限系统是指系统可以不考虑像差的影响，仅仅考虑光瞳产生的衍射限制。它 的边端性质是：物面上任一点光源发出的发散球面波投射到入瞳上，被透镜组变换为出 瞳上的会聚球面波。 有像差系统的边端性质是：物面上任一点光源发出的发散球面波 投射到入瞳上，通过透镜组后，出瞳处的波前明显偏离理想球面波。 17. 18. 光波传播分析方法
g x
G f e
Hale Waihona Puke j 2 fxdf
5. 系统输入和输出满足上述叠加积分关系，该系统必然是线性系统
g x, y
f , h x, y; , d d
F ag x, y bh x, y aG f x , f y bH f x , f y
1. 十个常用函数 2. 卷积的定义及卷积运算的两个效应：展宽、平滑化 3. 函数的卷积性质： （1）任意函数与 函数的卷积是其本身；
f ( x , y ) * ( x , y ) f ( x, y )
（2）任意函数与发生某一平移的 函数的卷积，则是该函数平移到脉冲函数所在的空 间位置。 f ( x, y ) * ( x x0 , y y0 ) f ( x x0 , y y0 ) 4. 傅里叶变换定义
38. 超衍射极限技术 39. 近场光学存储
6. 傅里叶变换定理: 线性定理 相似性定理
F g ax, by
1 fx f y G , ab a b
傅里叶积分定理
FF -1 g x, y F -1 F g x, y g x, y
7. xy 平面上复振幅分布的角谱: