傅里葉光學(xué) 緒論課件

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1、普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《傅里葉光學(xué)》機(jī)械工業(yè)出版社緒論本課程參考書目《IntroductiontoFourierOptics》，JosephW.Goodman，1968《傅里葉光學(xué)導(dǎo)論》秦克城譯，電子工業(yè)出版社，第三版《信息光學(xué)》，蘇顯渝、李繼陶，科學(xué)出版社，第二版《傅里葉光學(xué)》，呂乃光，機(jī)械工業(yè)出版社，第二版----教材《信息光學(xué)》，梁瑞生，呂曉旭，電子工業(yè)出版社，第二版《傅里葉光學(xué)》，游明俊，兵器工業(yè)出版社，2000《近代光學(xué)信息處理》，宋菲君，北京大學(xué)出版社，2004《信息光

2、學(xué)理論與應(yīng)用》，王仕璠，北京郵電大學(xué)出版社，2004《光學(xué)信息技術(shù)原理及應(yīng)用》，陳家壁，高等教育出版社，第2版《從波動光學(xué)到信息光學(xué)》，宋菲君，科學(xué)出版社課程及考試學(xué)時：64學(xué)時（講授52學(xué)時，實驗12學(xué)時）學(xué)分：4學(xué)分考試：平時成績：20%考試成績：80%緒論What什么是傅里葉光學(xué)？光學(xué)+通信理論=傅里葉光學(xué)（信息光學(xué)）Why傅里葉光學(xué)的發(fā)展歷程傅里葉光學(xué)的應(yīng)用How傅里葉光學(xué)的研究內(nèi)容和研究方法What傅里葉光學(xué)課程的主要內(nèi)容光學(xué)的發(fā)展歷程17世紀(jì)中葉之前【幾何光學(xué)】透鏡的發(fā)明望遠(yuǎn)鏡、顯微

3、鏡的發(fā)明直線傳播、小孔成像、光的反射春秋戰(zhàn)國《墨經(jīng)》11世紀(jì)伊本·海塞木17世紀(jì)初延森李普希伽利略1630年，1657年1666牛頓，1678惠更斯Snell折射定律、費(fèi)馬原理微粒說、波動說19世紀(jì)【波動光學(xué)】楊氏雙縫干涉實驗19世紀(jì)初托馬斯·楊1815年菲涅爾1861年麥克斯韋1887年惠更斯—菲涅爾原理Maxwell電磁波理論邁克爾遜-莫雷以太實驗20世紀(jì)【量子光學(xué)】量子論光電效應(yīng)、波粒二像性1900年普朗克1905年愛因斯坦全息術(shù)、激光器的誕生20世紀(jì)40年代至60年代傅里葉光學(xué)、薄膜光學(xué)

4、、集成光學(xué)、非線性光學(xué)、光纖光學(xué)等現(xiàn)代光學(xué)分支20世紀(jì)60年代以來20世紀(jì)中葉—至今【現(xiàn)代光學(xué)】以光的直線傳播為基礎(chǔ)，研究光在介質(zhì)中的傳播和成像規(guī)律以光的波動性為基礎(chǔ)，研究光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象和規(guī)律以數(shù)學(xué)公式為工具，研究光現(xiàn)象和應(yīng)用以光的粒子性（量子性）為基礎(chǔ)，研究光與物質(zhì)的相互作用規(guī)律傅里葉光學(xué)的發(fā)展歷史（1）信息光學(xué)發(fā)展中的三個里程碑1948年伽柏創(chuàng)建全息術(shù)（1971Nobel物理獎）1955年提出“光學(xué)傳遞函數(shù)”概念，用于評價光學(xué)鏡頭質(zhì)量；1960年激光器誕生，出現(xiàn)了高度相干性的光源。

5、（2）20世紀(jì)30年代末傅里葉光學(xué)的產(chǎn)生傅里葉分析和線性系統(tǒng)理論使光學(xué)與通信在信息學(xué)領(lǐng)域統(tǒng)一起來，對光學(xué)圖像的描述從“空域”走向“頻域”。數(shù)學(xué)電子技術(shù)通信理論光學(xué)線性變換頻譜空間濾波載波傅里葉分析系統(tǒng)理論光學(xué)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的共性線性性不變性通信系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)作用調(diào)制電信號成像信號特點(diǎn)一維隨時間變化二維隨空間變化共性信號的變換和傳遞傅里葉光學(xué)的發(fā)展歷史（3）20世紀(jì)60年代以來由于激光器的應(yīng)用，全息術(shù)獲得了新的生命；全息術(shù)和光學(xué)傳遞函數(shù)的概念結(jié)合，光學(xué)研究的內(nèi)容和方法發(fā)生了改變（4）隨著計算機(jī)技術(shù)的

6、發(fā)展，信息光學(xué)也獲得了巨大發(fā)展；特別是90年代分?jǐn)?shù)傅里葉變換理論的發(fā)展更是促進(jìn)了信息光學(xué)理論的發(fā)展，使信息光學(xué)逐漸發(fā)展成為集光學(xué)、計算機(jī)和信息科學(xué)相結(jié)合的一門技術(shù)，成為信息科學(xué)的一個重要組成部分和現(xiàn)代光學(xué)的核心之一。傳統(tǒng)，用光強(qiáng)、振幅的空間分布來描述光學(xué)圖像現(xiàn)在，則把圖像看作是由緩慢變化的背景、粗的輪廓等比較低的“空間頻率”成分和急劇變化的細(xì)節(jié)等比較高的“空間頻率”成分構(gòu)成的，用頻率的分布和變化來描述光學(xué)圖像?！翱沼颉薄邦l域”傅里葉光學(xué)（又稱信息光學(xué)）經(jīng)歷50多年的發(fā)展，形成一門完整獨(dú)立的學(xué)科。

7、傅里葉光學(xué)的應(yīng)用（1）光學(xué)信息處理的特點(diǎn)高速處理并行傳輸并行處理響應(yīng)光開關(guān)10-15s光傳輸速度3×108m/s電開關(guān)10-9s電傳輸速度105m/s抗干擾能力強(qiáng)大容量傳輸容量大光纖存儲容量大全息存儲（2）信息光學(xué)的應(yīng)用新型成像系統(tǒng)圖像處理、圖像識別多維并聯(lián)的光計算機(jī)光學(xué)信息仿生學(xué)微光夜視技術(shù)風(fēng)云II號氣象衛(wèi)星全息防偽傅里葉光學(xué)的研究內(nèi)容和研究方法1）傅里葉光學(xué)基于傅里葉變換的方法研究光學(xué)信息在線性系統(tǒng)中的傳遞、處理、變換與存儲等。2）傅里葉光學(xué)主要的研究內(nèi)容包括：光在空間的傳播（衍射和干涉問題

8、）光學(xué)成像（相干與非相干成像系統(tǒng)）全息術(shù)（包括計算全息）光學(xué)信息處理（相干濾波、圖像識別等）光學(xué)變換、光計算、光學(xué)傳感等3）傅里葉光學(xué)主要的研究方法：傅里葉變換+線性系統(tǒng)理論本課程的主要內(nèi)容課程內(nèi)容安排第一章傅里葉變換第二章二維線性系統(tǒng)第三章標(biāo)量衍射理論第四章透鏡的位相調(diào)制和傅里葉變換性質(zhì)第五章光學(xué)成像系統(tǒng)的頻率特性第六章部分相干理論第七章光學(xué)全息第八章光學(xué)信息處理第九章激光散斑及其應(yīng)用基礎(chǔ)理論重點(diǎn)應(yīng)用了解+實驗