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《光電141-付廣來(lái)-基于matlab相干與非相干照明成像系統(tǒng)的仿真》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程Matlab光學(xué)仿真課程設(shè)計(jì)題目基于Matlab相干與非相干照明成像系統(tǒng)的仿真院系電子科學(xué)學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)光電14-1班學(xué)生姓名付廣來(lái)學(xué)生學(xué)號(hào)140901440110指導(dǎo)教師2017年7月10日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程Matlab光學(xué)仿真課程設(shè)計(jì)題目基于Matlab相干與非相干照明成像系統(tǒng)的仿真專(zhuān)業(yè)光電信息科學(xué)與工程姓名付廣來(lái)學(xué)號(hào)140901440110主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容：信息光學(xué)課程中光的相干、非相干照明情況下成像系統(tǒng)較為抽象，為形成直觀視覺(jué)效果，加深對(duì)課程的理解。本設(shè)計(jì)要求采用Matlab軟件對(duì)相干與
2、非相干照明下衍射受限成像系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對(duì)兩種成像效果進(jìn)行比較及分析。基本要求：(1)理解相干傳遞函數(shù)、光學(xué)傳遞函數(shù)的概念。(2)掌握Matlab的使用流程，熟悉常用語(yǔ)句的使用方法。(3)采用Matlab軟件分別對(duì)在相干和非相干照明下衍射受限系統(tǒng)的成像進(jìn)行仿真，分析成像現(xiàn)象，分析各參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。主要參考資料：[1]王仕璠編著.信息光學(xué)理論與應(yīng)用[M].北京郵電大學(xué)出版社,2013.3.[2]錢(qián)曉凡編著.信息光學(xué)數(shù)字實(shí)驗(yàn)室[M].科學(xué)出版社,2015.7.[3]徐金明,張孟喜,丁濤.MATLAB實(shí)用教程[M].清華大學(xué)出版社,200
3、5.[4]郎海濤,錢(qián)曉凡.相干與非相干照明衍射受限系統(tǒng)成像仿真[J].激光雜志.2014,35(4):17-19.完成期限2017.7.1~2017.7.10指導(dǎo)教師專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人2017年6月28日目錄第1章概述11.1成像系統(tǒng)的普遍模型11.2衍射受限系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)11.3Matlab在光學(xué)仿真中的應(yīng)用2第2章相干照明下衍射受限系統(tǒng)的成像32.1相干照明32.2相干傳遞函數(shù)32.3相干傳遞函數(shù)與系統(tǒng)物理性質(zhì)的聯(lián)系32.4本章小結(jié)4第3章非相干照明下衍射受限系統(tǒng)的成像53.1非相干照明53.2光學(xué)傳遞函數(shù)53.3OTF與CTF的關(guān)系63.4光學(xué)傳遞函數(shù)一
4、般性質(zhì)及意義73.5本章小結(jié)8第4章Matlab程序設(shè)計(jì)、運(yùn)行結(jié)果及分析94.1相干照明衍射受限成像系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)94.2非相干照明衍射受限成像系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)94.3程序運(yùn)行結(jié)果及分析104.4本章小結(jié)11結(jié)論12參考文獻(xiàn)13附錄14第1章概述1.1成像系統(tǒng)的普遍模型我們?cè)趲缀喂鈱W(xué)中學(xué)到，單個(gè)凸透鏡可以成像。但是大多數(shù)光學(xué)成像系統(tǒng)都不僅是單個(gè)透鏡，它可以是由多個(gè)透鏡和其他光學(xué)元件組合的復(fù)合系統(tǒng)。結(jié)合幾何光學(xué)中孔徑光闌和光瞳的概念，在研究光學(xué)成像系統(tǒng)的性質(zhì)時(shí)，可以不去涉及系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，而把整個(gè)系統(tǒng)的成像看成是一個(gè)“黑箱”的作用，只需知道黑箱邊端（即入瞳和
5、出瞳平面）的物理性質(zhì)，就可得到像平面的像場(chǎng)分布。圖1-1成像系統(tǒng)的普遍模型為此，首先要知道黑箱對(duì)點(diǎn)光源發(fā)出的球面波的變換作用。對(duì)于實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)大體可以分為兩類(lèi)，即衍射首先系統(tǒng)和有像差系統(tǒng)。取物平面的任一點(diǎn)源，如果從該點(diǎn)發(fā)出的發(fā)散球面波通過(guò)成像系統(tǒng)后因受該系統(tǒng)的限制，轉(zhuǎn)換成新的理想球面波，并且在像平面上會(huì)聚成一個(gè)理想像點(diǎn)，稱(chēng)為衍射受限系統(tǒng)。該系統(tǒng)的作用是將入瞳上的發(fā)散球面波變換成出瞳上的會(huì)聚球面波。而有像差系統(tǒng)的邊端條件是：點(diǎn)光源發(fā)出的發(fā)散球面波投射到入瞳上，在出瞳處的透射波場(chǎng)明顯偏離理想球面波，偏離程度由波像差決定[1]。1.2衍射受限系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)當(dāng)
6、物面上任意一面元產(chǎn)生的光振動(dòng)為單位脈沖(函數(shù))時(shí)，相應(yīng)的脈沖響應(yīng)表示成：(1-1)對(duì)于任意的物函數(shù)由于成像系統(tǒng)是線性系統(tǒng)，當(dāng)用平面單色光照明時(shí)，其像平面光場(chǎng)的復(fù)振幅分布可以用疊加積分表示成：(1-2)因此，只要能夠確定成像系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)，就能得到確切的像，可以將脈沖響應(yīng)函數(shù)寫(xiě)成：(1-3)上式表明：?jiǎn)紊庹彰鲿r(shí)，衍射受限系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)就是系統(tǒng)光瞳函數(shù)的傅里葉變換。是近軸條件下系統(tǒng)的橫向放大率。當(dāng)考慮出瞳大小時(shí)，像函數(shù)為：(1-4)式中。由上式可見(jiàn)，像面上光場(chǎng)復(fù)振幅分布等于幾何光學(xué)理想像與系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積[2]。1.3Matlab在光學(xué)仿真中
7、的應(yīng)用Matlab是一個(gè)高精度的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言，利用Matlab仿真大大提高了編程效率。信息光學(xué)是我們專(zhuān)業(yè)的必修課，其中，光的衍射和光學(xué)成像系統(tǒng)既是該門(mén)課程的重點(diǎn)內(nèi)容，也是人們研究的熱點(diǎn)。然而由于光學(xué)干涉衍射公式繁多，規(guī)律抽象，學(xué)生對(duì)相應(yīng)的光學(xué)圖像和物理過(guò)程的理解有一定的困難，大大影響了教學(xué)效果。當(dāng)然，在實(shí)際中可以通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)改善教學(xué)效果，但是光學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器設(shè)備和人員掌握的技術(shù)水平要求都較高，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中物理現(xiàn)象容易受外界因素的影響，這給光學(xué)教學(xué)帶來(lái)了較大的困難。同時(shí)數(shù)值計(jì)算在光學(xué)課程研究中具有非常廣泛的應(yīng)用。許多數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，用其他程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編程求
8、解非常麻煩，并且需要具備專(zhuān)門(mén)的數(shù)學(xué)知識(shí)及一定的程序設(shè)計(jì)技能，而用Matlab編程
