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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光学信息处理,实验报告,清华 实验十透镜的FT性质及常用函数与图形的光学频谱分析 一、实验目的： 1.了解透镜对入射波前的相位调制原理 2.加深对透镜复振幅传递函数透过率物理意义的认识3.应用光学频谱分析系统观察常见图形的傅里叶频谱,加深空间频率域的概念 二、实验原理： 理论基础：波动方程、复振幅、光学传递函数 透镜由于本身厚度变化，使得入射光在通过透镜时，各处走过的光程不同，即所受时间延迟不同，因而具有位相调制能力
2、，下图为简化分析，假设任意点入射的光线在透镜中的传播距离等于该点沿光轴方向透镜的厚度，并忽略光强损失，即通过透镜的 光波振幅分布不变，仅产生大小正比于透镜各点厚度的位相变化，透镜传递函数记为：t(x,y)=exp[jΦ(x,y)] Φ(x,y)=kL(x,y) L(x,y):表示光程MN L(x,y)=nD(x,y)+[D0-D(x,y)]D0：透镜中心厚度。 D：透镜厚度。n：透镜折射率。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战
3、略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划 可见只要知道透镜厚度函数D可得出其位相调制，在球面透镜傍轴区域，用抛物面近似球面，可得到球面透镜的厚度函数： D?x,y??D0? 12 x?y22 ? 1????R? ? 1 1? ?R2?? R1，R2：构成透镜的两个球面的曲率半径。因此有 ??111?? t?x,y??exp?jknD0??exp??jk?n?1?x2?y2???RR???22???1? ?? ?111? ?????n?1?引入焦距f，其定
4、义式为??代入得：fRR2??1 ?k2 t?x,y??exp?jknD0?exp??jx?y2 ?2f目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划 ? ??? ? 此即透镜位相调制的表达式。第一项位相因子仅表示透镜对于入射光波的常量位相延迟，不 影响位相的空间分布，即波面形状。第二项起调制作用的因子，它表明光波通过透镜时的位相延迟与
5、该点到透镜中心的距离平方成正比。而且与透镜的焦距有关。其物理意义在于，当入射光波ui?x,y??1时 分布为u'?x,y??u?x,y?*t?x,y??exp??j ?? k2 x?y22f ? ??? ? 傍轴近似下，这是一个球面波，对于正透镜f>0,这是一个向透镜后方距离f处的F会聚的球 面波。对于负透镜f〈0，这是一个由透镜前方距离
6、f
7、处的虚焦点F发散的球面波。可见波面的变化正是透镜具有exp??j ???k2目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保
8、其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划 x?y2?的位相因子。当然，在非傍轴近似条件下，会2f? ?? 有波像差。考虑透镜孔径后， ?k2 t?x,y??exp??jx?y2 ?2f ? ????p?x,y? ? p(x为透镜的光瞳函数 ?1孔径内 p?x,y??? ?0其它 三、实验光路 四、实验步骤： 1.扩束 2.在试件夹19中装入任一件FT试件 3.在FT透镜20的焦面附近移动CMOS23，使成像清晰，
9、锁定CMOS4.切换FT试件，观测频谱，记录频谱图 五、实验结果圆孔频谱图： 士字频谱图 网格频谱图目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划 狭缝频谱图 六、思考题 1．光学FT的特点是什么？ 答:光学FT的特点是并行处理，大容量，过程简单，所需设备简单，以简单的光学元件代替了采集系统，计算机软件系统等复杂设备等特点。2．光学FT有
10、什么应用领域？ 答：光学FT主要应用于高通、低通滤波器，卷积及解卷积，图象识别和处理、信息存储等 领域。 实验十一4f光学系统FT及IFT系统实验 一、实验目的： 1．
