Фурье оптика когерентная

В случае освещения оптич. системы когерентным светом входным и выходным сигналами являются комплексные амплитуды световой волны на входе /(л, > ) и на выходе g x, у ). ЧКХ Н(и, у) связывает между собой фурье-образы (спектры, см. Фурье-оптика) F u, и) и G u, v) соответственно входного и выходного сигналов [c.448]

Содержание книги достаточно полно отражено оглавлением. Несколько больше внимания, чем обычно, уделено статистическим свойствам света и спектральному представлению. Дифракция изложена в рамках интеграла Кирхгофа. На материале геометрической оптики и интерференции в тонких пленках показана эффективность матричных методов. Дифракционная теория формирования изображений, пространственная фильтрация изображений, голография и другие аналогичные вопросы представлены единообразно в рамках Фурье-оптики. Анализ частичной когерентности и частичной поляризации проводится в рамках первой корреляционной функции. [c.9]

Большое распространение в последнее десятилетие получили методы анализа Фурье в науке и технике, в частности в оптике. Исследование всевозможного внда объектов, особенно обладающих периодической структурой, оказалось удобным вести с помощью оптических приборов, образующих спектры (т. е. преобразования Фурье) этих объектов. Использованию оптических систем для Фурье-анализа способствует их свойство при определенных, но легко осуществляемых условиях создавать преобразование Фурье амплитуд плоских предметов,, расположенных иа входном зрачке оптической системы [1.0, гл. X]. Если поместить фотографию (негатив) исследуемого объекта иа входной зрачок объектива и освещать его параллельным (когерентным) пучком лучей, то в фокусе объектива образуется спектр амплитудного распределения об кта. Все участки объекта, обладающие [c.318]

Основными методами анализа и синтеза когерентных оптических процессоров являются методы волновой оптики (в том числе и голографии) и методы теории связи. Основу этих методов составляет аппарат двумерного преобразования Фурье и теории линейных систем. [c.199]

Операция двумерного фурье-преобразования, выполняемая простой сферической линзой над двумерным когерентным оптическим сигналом, является основной и элементарной в когерентной оптике. Можно показать, что большинство других математических операций можно реализовать на базе оптического фурье-преобразования. Реализация других математических операций над когерентными оптическими сигналами описана в [6, 17, 134]. [c.204]

Основным назначением любого канала (системы) связи является получение и воспроизведение информации, и фундаментальным параметром, который наиболее полно характеризует такую систему служит информационная емкость. Независимо от природы системы будь то электрическая, оптическая или электрооптическая система она предназначена для обработки информационного сигнала, кото рый может быть либо полностью детерминированным, либо стати стическим. В детерминированном случае сигнал обычно задается в виде ряда или интеграла Фурье, т. е. он является периодической или затухающей волной, величина которой точно определена для всех значений переменной (время или пространство). С другой стороны, статистические сигналы для любых значений независимой переменной (время или пространство) не принимают определенных значений, а нам известны лишь их вероятности. Анализ и синтез информационного содержания этих статистических сигналов, обычно называемых случайными , проводят статистическими или вероятностными методами. В сущности случайные сигналы в бесконечных пределах не имеют фурье-образов, и приходится обращаться к статистическому анализу. Статистические методы можно применять и к детерминированным сигналам, однако наиболее широкое применение они нашли в анализе случайных процессов. В оптике такие методы используются как основной аппарат в построении классической теории частичной когерентности, при анализе шумов зернистости фотографических материалов и исследовании когерентных оптических шумов, называемых спеклами . [c.83]

Теория формирования оптического изображения. Простые правила, которые следуют из элементарной геометрической оптики, позволяют по отдельным геометрическим лучам построить изображение наблюдаемого удаленного объекта в фокальной плоскости приемного объектива. Однако эти правила не позволяют учесть возможное искажение изображения за счет взаимодействия оптической волны со средой между объектом и приемным объективом. Такая возможность обеспечивается только при использовании современной теории формирования оптического изображения [2],. сущность которой состоит в следующем. Если вместо функции взаимной когерентности (2.30) рассмотреть ее фурье-образ [c.72]

Книга известного американского физика О Нейла, основанная на курсе лекций автора для студентов-физиков и аспирантов Бостонского университета (США), посвящена новому направлению в оптике — анализу оптической системы с точки зрения теории связи как фильтра пространственных частот. Теория формирования изображения, в частности теория аберраций и дифракции, излагается на основе методов преобразования Фурье. Проблема структуры изображения и оценки его качества рассматривается с применением теории информации. На основе матричной теории анализируются свойства когерентного и частично когерентного излучения, а также вопросы частичной поляризации. Книга написана так, что она будет понятна и аспиранту-физику, и радиоинженеру. По содержанию она рассчитана на физиков и инженеров-конструкторов, занимающихся разработкой оптических и оптико-электронных систем, применяемых в фотографии, телевизионной технике, военном деле, приборостроении и т. д. Она может быть полезной для студентов старших курсов университетов и оптико-механических факультетов втузов, специализирующихся в вопросах вычислительной и физической оптики, а также для аспирантов и научных работников. [c.4]

Учитывая необходимость применения в оптике таких величин, которые могут быть измерены, Вольф [4] показал, что для описания корреляции между оптическими возмуш,ениями в двух точках пространственно-временной области вполне пригодна функция взаимной когерентности Г ху, Х2 т). Исходя из реального оптического возмуш,ения, т. е. одной из декартовых компонент электрического вектора, мы представим его в виде интеграла Фурье, взятого по положительным частотам [c.182]

Преобразование Фурье (F. Т.) — это математическая операция, часто применяемая в оптике. Интеграл Фурье встречается во множестве различных задач (пространственная когерентность, временная когерентность, дифракция, структурный фактор рентгеновских лучей, соотношение неопределенности и т. д.). [c.388]

Всем, кому приходится в той или иной мере заниматься когерентной оптикой, хорошо знакома вышедшая еще в 1970 г. книга профессора Станфордского университета Дж. Гудмена Введение в фурье-оптику (М. Мир, 1970). Несмотря на то что за истекшее с тех пор время появилось несколько хороших книг, в которых рассматриваются аналогичные вопросы, эта книга далеко не устарела и не перестает быть настольной у интересующегося данной тематикой читателя. Она служит и учебником, и справочником, который можно читать с любого места. [c.5]

Это выражение являегся модельным представлением частично когерентного слоя пространства. Анализируя его, легко убедиться, что, как и для когерентного слоя пространс1ва, реализация такой магематаческон модели на ЭВМ сводится к операщш i вертки, которая легко реализуется с помощью алгоритма БПФ в частотней области. Таким образом, открывается возможность в качестве ядра м нематического обеспечения для модельного представления многомерных звеньев оптико-электронного тракта выбрать преобразование Фурье. [c.60]

Аналоговое оптическое вычислительное устройство выполняет требуемую математическую операцию над сформированным когерентным оптическим сигналом. Обычно оно содержит одну или несколько оптически связанных между собой линз (объективов) и оптические фильтры в виде амплитудных или фазовых масок либо голограмм, установленных в определенных плоскостях оптической системы. С помощью масок и голограмм требуемым образом осуществляют пространственную модуляцию обрабатываемого когерентного оптического сигнала или его спектра. Методы когерентной оптики и голографии позволяют относительно просто выполнять целый ряд математических операций и интегральных преобразований над двумерными комплекснозначными функциями (изображениями). Это прежде всего операции двумерного преобразования Фурье, взаимной корреляции и свертки, а также операции умножения и деления, сложения и вычитания, интегрирования и дифференцирования, преобразования Гильберта, Френеля и др. Легко реализуются также различные алгоритмы пространственной фильтрации изображений, в том числе согласованной, инверсной и оптимальной по среднеквадратичному критерию и критерию максимума отношения сигйал/шум. Следует отметить, что часто одну и ту же операцию можно реализовать с помощью разных оптических схем и различными способами. Запоминающее устройство (оптическое или голографическое) служит Для хранения набора эталонных масок или голограмм, [c.201]

За 15 лет, прошедших с начала бурного развития голографии, был опубликован ряд книг, посвященных описанию основ данного метода. Некоторые из них были написаны учеными, для которых голография явилась естественным развитием идей, связанных с приложением преобразования Фурье в оптике. Известны книги по голографии, написанные специалистами в области исследования когерентности излучения. И, наконец, несколько книг было написано практиками. Все эти книги способствовали развитию голографии и области ее применения. Однако они не могли в полной мере удовлетворить читателей, интересующихся этим методом, поскольку круг специалиспюв, знакомых с трансформацией Фурье или с проблемами когерентности излучения, достаточно узок. Вместе с тем книги, написанные практиками, отнюдь не восполнили этот пробел, так как читатель не был ознакомлен с физическими основами голографии. [c.5]

Многие поразительные успехи, достигнутые в оптике за последние 10—20 лет, непосредственно связаны с прогрессом в радиоэлектронике, и в частности в таких ее разделах, как техника связи, СВЧ-электроника и радиоастрономия. Наиболее примечательное сходство оптики и радиоэлектроники обнаружилось благодаря успешному применению операционного метода Фурье для анализа процессов образования оптического изображения и в спектроскопии, а также благодаря использованию оптических резонансных систем и управления при помощи оптической обратной связи (например, в лазерах, волоконной оптике и в ин-терферометрическом управлении станками). Исключительная простота оптических вычислительных устройств и когерентных (гетеродинных) детекторов в технике связи подкрепляет эту аналогию. Общность оптики и радиоэлектроники проявляется и в эффективном использовании обеими этими дисциплинами статистических и когерентных свойств электромагнитных сигналов и излучения, в успешном развитии методов усиления яркости света и управления лазерным пучком и, наконец, в недавних новых успехах безлинзовой фотографии и техники автоматического распознавания образов. Нелинейная оптика представляет собой другой пример фундаментальной общности теории и техники эксперимента для всех диапазонов электромагнитных волн. Единство принципов и методов связывает астрономию, радиоастрономию, физику электромагнетизма и радиоэлектронику. Работы по установлению и использованию этих фундаментальных принципов в пределах всего электромагнитного спектра весьма эффективно содействовали появлению новых направлений в науке и технике и привели к созданию новой дисциплины, получившей название радиооптики. [c.15]

Книга содержит полезные сведения о различных преобразованиях, выполняемых в линейных системах свертках, преобразованиях Фурье и Ханкеля. Много внимания уделено применению теории преобразований в оптике. Рассмотрены дифракционные поля в приближении физической оптики на отверстиях, освещенных сферической и плоской волной при различной степени когерентности излучения. Описаи дифракционный процесс формирования оптического изображения конечной линзой. Многочисленные примеры помогают освоить аппарат. Изложены принципы, на которых основано объяснение процес сов когерентной оптики голографии, оптической фильтрации, аподизации и г. д. [c.271]

Поле дальней области можно измерить и на конечном расстоянии. Для этого перед диафрагмой помещают линзу, а результирующее поле измеряют в ее фокальной плоскости. Таким образом, применение линзы позволяет вместо распределения самого поля на плоскости получить его фурье-образ. Это свойство лию широко используется в когерентной оптике для создания оптических корреляторов и оптических согласующих фильтров. С их помощью производится распознавание образов и фильт-ращ1я изображений. [c.279]

Дефекты оптических изображений (влияние аберраций) можно исследовать либо в рамках геометрической оптики (когда аберрации велики), либо в рамках теории дифракции (когда аберрации достаточно малы). Раньше обычно возникали трудности при попытках сравнить результаты этих двух подходов, поскольку исходные положения последних совершенно различны. Мы попытались развить 6a iee единообразный метод, основанный на понятии о деформации волновых фронтов. При изложении геометрической теории аберраций (гл. 5) мы нашли возможным и целесообразным использовать старый метод Шварцшильда после небо.льшого изменения введенного им эйконала. В главе, посвященной дифракционной теории аберраций (гл, 9), дается обзор теории Нижбера — Г1,ернике в пей излагается также вводный раздел об изображении при когерентном и некогерентном освещении протяженных объектов, где используются в основном преобразования Фурье. [c.12]

В истории оптики известен очень красивый и наглядный опыт, связанный с дифракцией когерентного излучения на двумерных решетках (так называемый эксперимент Аббе—Портера, рис. 9.11). По сути, он является примером уже упоминавшейся пространственной фильтрации и имеет самое прямое отношение к современной фурье-онтике и оптическим методам обработки информации. [c.159]

В [148] для сдвига проекций при выполнении операции обратного проецирования использовались дифракционные решетки, точнее, фурье-голограмма транспаранта, состоящего из набора точечных отверстий на непрозрачном фоне. Транспарант представляет собой световую копию распределения кодированного источника. На рис. 6.13 изображена схема оптико-электронного процессора, использованного в [148] для записи кодированного изображения я его обработки в телевизионном режиме. Комбинация из рентгеновского ЭОПа и пространственно-временного модулятора света с электронной адресацией типа Титус позволяет в реальном Бремени получать кодированное изображение объекта 2 и вводить его в когерентно-опгический процессор для обработки. Элемент И представлял собой описанную выше фурье-голограмму. Перемещая ее вдоль оптической оси, можно последовательно выделять изображения различных продольных сечений объекта. Так как обработка кодированного изображения не требует когерентного излучения, то для уменьшения оптического шума применяется вращающийся диффузор 7. В этой работе в качестве кодированного источника использовалась совокупность десяти точечных излучателей, расположенных в соответствии с неизбыточным точечным распределением. [c.192]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...