信息光学笔记

一、选择题（每题2分，共40分）

1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A、矩形

B、圆孔

C、其它形状

2．Sinc函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样

A、圆孔

3．高斯函数exp[B、矩形和狭缝

??(x2 C、其它形状

?y)]2常用来描述激光器发出的________________ B、高斯光束

C、其它光束

A、平行光束

4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率

A、圆孔

B、矩孔

C、方孔

5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算

A、输出-输入关系 B、输入-输出关系

C、其它关系

6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________

A、相似程度

B、不同程度

C、其它关系

7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________

A、锐化 B、平滑化

C、其它

8互相关是两个信号之间存在多少

一、选择题（每题2分，共40分）

1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A、矩形

B、圆孔

C、其它形状

2．Sinc函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样

A、圆孔

3．高斯函数exp[B、矩形和狭缝

??(x2 C、其它形状

?y)]2常用来描述激光器发出的________________ B、高斯光束

C、其它光束

A、平行光束

4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率

A、圆孔

B、矩孔

C、方孔

5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算

A、输出-输入关系 B、输入-输出关系

C、其它关系

6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________

A、相似程度

B、不同程度

C、其它关系

7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________

A、锐化 B、平滑化

C、其它

8互相关是两个信号之间存在多少

河 北 大 学 课 程 考 核 试 卷

（2005 — 2006学年第2学期）

考核科目 信息光学 课程类别 必修课 考核方式 闭卷 卷别 A 题号 得分 评卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 一、填充题：（共20分，每小题4分）

系统，对光波的复振幅而言，光学系统是非线性系统。

限制。

3、透镜实现傅立叶变换的条件为：1/p+1/q=1/f，其中p 是照明光源到透镜距离，q

是观察屏到透镜的距离。

4、按记录时物光和参考光位置分类，光学全息分为同轴全息和离轴全息。 5、在相干光学处理中实现图像相减分为：复振幅相减、强度相减，时实和非时实

相减。在强度相减中是采用空域编码和频域解码的方法 二、选择题：（共20分，每小题4分）

1、一单位振幅的单色平面波，波矢Ｋ与x轴夹角为45°,与y轴夹角为45°，其复振幅在x, y方向的空间频率为 a. ζ=222222，η= b. ζ=，η= c. ζ=π，η=π 2?2?22221、在非相干光学系统中，对光波强度分布而言，光学系统是线性空不变

2、衍射受限成像系统是指不考虑几何像差，而仅

读书破万卷 下笔如有神

一、选择题（每题2分，共40分）

1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A、矩形

B、圆孔

C、其它形状

2．Sinc函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样

A、圆孔

B、矩形和狭缝

C、其它形状

3．高斯函数exp[??(x2?y2)]常用来描述激光器发出的________________

A、平行光束

B、高斯光束

C、其它光束

4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率

A、圆孔

B、矩孔

C、方孔

5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算

A、输出-输入关系 B、输入-输出关系

C、其它关系

6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________

A、相似程度

B、不同程度

C、其它关系

7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________

A、锐化 B、平滑化

C、其它

8互

学院 物信学院 出卷教师 系主任签名 制卷份数 专 业 班级编号

江汉大学2009 —2010 学年第 1 学期

考 试 试 卷

课程编号： 课程名称： 信息光学 试卷类型：A□、B□卷 考试形式：开□、闭□卷 考试时间： 分钟 题号 得分 得分 一 评分人 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分人 一、填空题（共30分，每空3分）

1. 若一个系统同时具有 和 时,则称此系统为线性系统。

2. 菲涅耳近似其实质是用 来代替球面的子波；夫琅和费近似实质是用 来代替球面子波。 3. 若??和?分别表示光波的波长范围和平均波长，则准单色光需要满足的条件

是 。

4. 与微波一样，光波是一种 波，其在真空中的速度 米/秒。 5. 空间滤波的目的是通过有意识的改变像的 使像产生

信息光学

一、 填空题（共30分，每空2分）

1. 与微波一样，光波是一种＿＿＿＿＿波，其在真空中的速度＿＿＿＿＿米/秒。 2. 从傅立叶光学的角度看，透镜的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3. 全息术包括物光波前的纪录和再现两个过程，全息照片同时记录了波前的＿＿＿信息和

＿＿＿信息。

4. 光学成像系统分相干光学成像系统和非相干光学成像系统，相干光学成像系统的传递函

数称＿＿＿，非相干光学成像系统的传递函数称＿＿＿。

5. 全息记录的原理不仅可用于光波波段，也可用于电子波， 、 和声波等，只

要波动过程在形成干涉花样时具有足够的相干性即可。

6. 若??和?分别表示光波的波长范围和平均波长，则准单色光需要满足的条件

是 。

7. 正弦型振幅全息图透射率为t?t0?t1cos2??x，其中t0是平均透射率，t1是调制幅度。在最佳的理想情况下t0＝1/2，t1＝1/2。该情况下可得最佳衍射效率为 。

8. 菲涅耳近似其实质是用 来代替球面的子波；夫琅和费近似实质是用 来代替球面子波。

9. 关于成像质量的评价，主要有两种方法： 和

若一个系统具有叠加性和均匀性则这个系统是线性系统，其中叠加性指的是系统对几个激励的线性组合的整体响应等于个单个激励所产生的响应的线性组合，均匀性指的是响应量和激励信号同乘一个常数仍保持线性关系。a?x?x0?1x?x0?2矩形函数：rect()??2，fN(x,y)?Nrect(Nx)rect(Ny)a?其它?0x?x0sin?(x?x0)aSinc函数：sinc（）?，fN(x,y)?N2Sinc(Nx)Sinc(Ny)a?(x?x0)a?xxx?三角函数：Tir（）??（）??1?ax?aaa?其它?0xx2??高斯函数：Gaus（）?exp???（），fN(x,y)?N2exp?N2?(x2?y2)?aa????12?22x2?y22N?1（x?y）?a，f(x,y)?圆域函数：Circ（）??Circ(Nx2?y2)Na??其它?01贝塞尔函数：fN(x,y)?N2J1(2N?x2?y2)x2?y2?(x,y)?0x?0?????函数的定义及性质：??(x,y)dxdy?1??????????y?0筛选性质：??f(x,y)?(x?x0,y?y0)dxdy?f(x0,y0)比例性质：?(ax,by)?1?(x,y)ab相乘性质：f(x

该文档包含了信息光学基础数学知识,标量衍射理论及透镜的傅立叶特性的知识总结。

信息光学部分章节小结

第一部分：数学基础

一 几个常用函数

（1）矩形函数：该二维矩形函数可用来描述无限大不透明屏上矩形孔的透过率。 xyxyrect(,) rect() rect() abab

ab 1,x ,y 2 2 （a>0,b>0）

0,others

（2）sinc函数：sinxyxysin( x/a)sin( y/b) (a>0,b>0) ,) sinc() sinc() abab x/a y/b

(3)阶跃函数： x 0 0a x 1xstep() 0 a 2a 1x 0 a （4）符号函数：

x 1 0 ax x sgn() 0 0a a

1x 0 a

（5）三角函数：二维三角函数可用来表示一个光瞳为矩形的非相干成像系统的光学传递函数 xyxy (,) () ()abab xyxy , 1 (1 )(1 ), abab 0,others

（6）高斯函数

第五章

傅里叶变换光学与相因子分析方法

5.1 衍射系统 波前变换

◆引言

现代光学的重大进展之一，是引入“光学变换”概念，由此发展而形成了光学领域的一个新分支——傅里叶变换光学，泛称为变换光学(transform optics)，也简称为博里叶光学，它导致了光学信息处理技术的兴起．现代变换光学是以经典波动光学的基本原理为基础，是干涉、衍射理论的综合和提高，它与衍射、尤其与夫琅禾费衍射息息相关．对于熟悉经典波动光学的人们来说，由于他们有着较充分的概念储备和较充实的物理图像，因而具备更为有利的条件，去深刻而灵活地掌握现代变换光学． ◆衍射系统及其三个波前

如图所示，一个衍射系统以衍射屏为界被分为前后两个空间．前场为照明空间，充满照明光波；后场为衍射空间，充满衍射光波．照明光波比较简单、常为球面波或平面波，这两种典型波的等幅面与等相面是重合的，属于均匀波，其波场中没有因光强起伏而出现的图样．衍射波较为复杂，它不是单纯的一列球面波或一列平面波，其等幅面与等相面—般地不重合，属于非均匀波，其波场中常有光强起伏而形成的衍射图样．

在衍射系统的分析中，人们关注三个场分布：

其中，入射场U1(x,y)是照明光波到达衍射屏的波前函

第八章Technique

光学信息处理技术

Optical Information Processing

概述

光学频谱分析系统和空间滤波

相干光学信息处理

非相干光学信息处理

白光信息处理

§1 1概述

光学信息就是指光的强度（或振幅），相位，颜色，波长，和偏振态等。光学信息处理是基于光学频谱分析，利用傅立叶综合技术，通过空域或频域调综合技术通过空域或频域调制，借助空间滤波对光学信息进行处理

的过程，较多用于对二维图象的处理。

发展历史

1、理论基础。1873年，阿贝创建了二次成像理论，创建了年阿贝创建了二次成像理论创建了2、分布转化为强度分布；1935年，策尼克发明了相衬显微镜，将相位年策尼克发明了相衬显微镜将相位3、成功地用傅立叶方法分析成像过程。1946年，杜费把光学系统看作线性滤波器，4、力的数学力的数学工具。50年代，艾里亚斯为光学信息处理提供了有具

3、概念概念，使光信息处理进入了一个新的阶段；1963年，范德拉格特提出了复数空间滤波的使光信息处理进入了个新的阶段4、的发展使光信息处理获得了更大发展1980年以后，计算机技术以及其他相关技术

概述

光学频谱分析系统和空间滤波

相干光学信息处理

非相干光学信息处理

白光信息处理

§2光学