中山大学信息光学习题课后答案--习题4 5 6作业

信息光学试卷 信息光学试卷 答案 1、​ 问答题 1．​ 全光型光学互连按照所利用的传播介质类别，大致可分为几类？其中的集成光波导互连有哪些优缺点？ 答：全光型光学互连按照所利用的传播介质类别，大致可分为自由空间互连、光纤互连和集成光波导互连三类。 集成光波导互连，是指利用集成光波导器件进行光学互连的结构。波导可以用铌酸锂、砷化镓等电光材料制作，也可用玻璃制作，或做在硅衬底的二氧化硅薄膜上，所以集成光波导可以做成二维平面器件，可节省互连空间，适于近距离互连。集成光波导器件还可做成各种阵列用于互连网络中，如光波导开关阵列等。它的另一优点是可像光纤那样利用波分复用技术。集成光波导互连的主要困难是制作技术上的难度很大，因为这种器件体积很小，要求较高的耦合技术和较高的对准精度，这也增加了应用时的困难。 2．​ 全息图的光学复制一般采用什么方法？试简述其原理。 答： 全息图的光学复制一般仍采用干涉的方法，用激光照明原始全息图，以再现的像光束作为物光，直射光作为参考光，记录全息图。这样在获得一张优质的母全息图后，就可以用一束光照明进行复制，反射全息和透射全息都可以用这一方法进行复制。图9.20显示的是反射全息的复制光路，其中 是母全息图，H是复制全息干板。母全息图由图9.19的方法制作。再现时将母全息图翻转180，以母全息图的原背光面变成迎光面，全息图像被H的透过光再现，得到凹凸与原物相反的共轭像。入射激光直接入射至H的光作为参考光， 的再现像与参考光干涉形成反射全息。 2、​ 计算题 1．​ 计算下列各式的一维卷积 （1） （2） 解：（1） （2） 2．​ 已知一平面波的复振幅达式为 试计算此波的波长以及在x,y,z各方向的空间频率(波长在可见光范围内) 。 解：平面波复振幅的一般表达式为 可知 由于波长在可见光范围内，故 取0.628 ，此时圆频率的单位为 因而系数的单位是 ，对应的空间频率为 3．​ 采用单位振幅的单色平面波垂直照明透过率为 的孔径，求出相距孔径为z的观察平面上夫朗和费衍射图样的强度分布。 a 1 解：孔径的透过率函数可表示为 用单位振幅的单色平面波垂直照明孔径，可得孔径的频谱为 则夫琅禾费衍射图的复振幅分布为 观察平面上夫朗和费衍射图样的强度分布为 4．​ 如图所示的正方形孔径放在透镜的前焦面上，以单位振幅的单色平面波垂直照明，波长为 ，试求透镜后焦面上的夫朗和费衍射图样的复振幅分布。 Y0 a -a a X0 -a 解：图示正方形四个边的方程分别为 ，代入输入面位于透镜前焦面时衍射场的复振幅分布公式得 其中 5．​ 有一种成象系统可以用来实现非相干低通滤波，其出瞳由大量随机分布的小圆孔组成，小圆孔的直径都是D，出瞳到像面的距离为 ，光波长为 ，问系统的截止频率近似为多大？ 解：出瞳由大量随机分布的小圆孔构成，则其光瞳函数 当两圆重叠面积为0时，系统的OTF＝0，这时所对应的空间频率就是系统的截止频率 6．​ 求证：对于基元全息图，若 ， ，则会得到一个放大率为1的虚像；而若 ， ，则会得到一个放大率为1的实像。 证：由 ，可知 （1） ，故 故会得到一个放大率为1的虚像 （2） ，故 故会得到一个放大率为1的实像 7．​ 用照相机拍摄某物体时，不慎因手动摄下重叠影像，运动的结果使像点在底片上的位移为a。为了改善此照片质量，对该相片进行消模糊处理，试设计一个逆滤波器，给出滤波函数。 解：由于重叠影像横向错开距离a，具有模糊缺陷的点扩散函数为 带有模糊缺陷的传递函数为 故所设计的逆滤波器的滤波函数为