基于MATLAB的數(shù)字衍射光學.pdf

1、光學實驗需要穩(wěn)定的環(huán)境、精密的儀器，這有時使實驗變得困難。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機模擬在現(xiàn)代光學研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。在數(shù)字全息、數(shù)字干涉測量、衍射光學元件的設計制備等研究領(lǐng)域，都涉及到在計算機中對光學衍射過程進行數(shù)值計算或模擬的工作，所以選擇能夠準確、快速地模擬光學衍射過程的算法在有重要的實際意義。本文重點分析了基于標量衍射理論和快速傅里葉變換模擬光學衍射過程的一些基本問題，特別是衍射數(shù)值模擬過程中采用不同抽樣方法的適用范

2、圍問題。內(nèi)容如下： 1.對基于標量衍射理論和離散傅里葉變換模擬光學衍射過程中的抽樣方式進行了理論分析，分別給出了傳遞函數(shù)抽樣法、點擴展函數(shù)抽樣法和加權(quán)函數(shù)抽樣法三種抽樣方法所對應的抽樣和數(shù)值計算公式。 2.上述三種抽樣方法雖然都是基于標量衍射理論和快速傅里葉變換，但是各自又有著不同的適用范圍。文中通過對抽樣函數(shù)局域空間頻率的分析，給出了一個判定算法適用范圍的特征距離zc，并證明，傳遞函數(shù)抽樣法適用于衍射距離小于特征距離z

3、c的情況，點擴展函數(shù)抽樣法適用于衍射距離大于特征距離zc的情況，而直接傅里葉變換法只適用于特征距離Zc的情況。 3.為了驗證上述理論分析的正確性，我們在MATLAB環(huán)境下分別模擬了三種不同抽樣方法在不同距離處的衍射圖像，得到了與理論分析相一致的結(jié)果：當衍射距離等于特征距離zc時，三種算法的模擬結(jié)果相同；當衍射距離小于特征距離zc時，傳遞函數(shù)抽樣法具有最佳模擬結(jié)果，點擴展函數(shù)抽樣法和加權(quán)函數(shù)抽樣法的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的偏差越來越明