MATLAB二维图像光学衍射模拟平台 - 支持菲涅耳与夫琅禾费衍射可视化分析

资 源 简 介

基于MATLAB开发的二维图像光学衍射仿真工具，实现菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的数值计算与可视化。用户可自定义输入图像，系统自动生成衍射图样，为光学教学与科研提供便捷的模拟分析平台。

详 情 说 明

二维图像光学衍射模拟平台

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的二维图像光学衍射模拟与可视化分析平台，实现了菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种经典衍射模式的数值仿真。通过快速傅里叶变换（FFT）和角谱传播方法，系统能够对用户输入的二维图像（如光阑、孔缝等衍射屏）进行衍射场计算，并提供丰富的可视化分析功能，支持光学参数的灵活调节和衍射效应的对比研究。

功能特性

• 双模式衍射仿真：支持菲涅耳衍射（近场）和夫琅禾费衍射（远场）的完整计算流程
• 灵活的图像输入：支持BMP/PNG/JPG格式的二维灰度图像输入，推荐使用二值化图像模拟衍射屏
• 参数可配置：可调节波长（μm）、传播距离（m）、衍射屏尺寸（m）等关键光学参数
• 多维度可视化：

- 衍射场复振幅分布（振幅与相位分开显示） - 衍射光强分布的二维彩色图像（支持伪彩色映射） - 衍射图样的一维横向光强分布曲线（剖面分析）

• 数据导出功能：支持计算结果数据（.mat格式）和图像文件（.png格式）的导出

使用方法

1. 准备输入图像：准备用于模拟衍射屏的二维灰度图像（建议二值化处理）
2. 设置光学参数：在图形界面中输入波长、传播距离和衍射屏尺寸参数
3. 选择衍射模式：根据仿真需求选择菲涅耳衍射或夫琅禾费衍射模式
4. 运行仿真计算：系统将自动进行衍射场数值计算并生成可视化结果
5. 分析结果：查看衍射图样的振幅/相位分布、光强图像和剖面曲线
6. 导出数据：根据需要导出计算结果或图像文件进行进一步分析

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Image Processing Toolbox（图像处理工具箱）
• 推荐内存：4GB及以上
• 支持Windows/Linux/macOS操作系统

文件说明

主程序文件集成了整个衍射模拟平台的核心功能，包括用户图形界面的构建与交互控制、衍射模式的识别与参数传递、基于快速傅里叶变换的衍射积分数值计算、衍射场的复振幅重建与可视化呈现、光强分布的伪彩色映射与剖面分析，以及计算结果的多种格式导出能力。