matlab代码实现菲涅耳衍射

资 源 简 介

matlab代码实现菲涅耳衍射

详 情 说 明

菲涅耳衍射是波动光学中的重要现象，描述了光波在近场区域的衍射特性。利用Matlab可以高效地模拟这一物理过程，为光学设计和分析提供直观的数值工具。

实现菲涅耳衍射的核心思路基于快速傅里叶变换（FFT）。首先需要构建入射光场的复振幅分布，例如平面波或高斯光束。通过离散化传输空间，将衍射过程转化为频域的相位调制问题。关键步骤包括：

参数设置 定义波长、传播距离、孔径尺寸以及采样点数。采样需满足奈奎斯特准则以避免频谱混叠。

传递函数构建 在频域生成菲涅耳衍射的二次相位因子，其形式与菲涅尔积分相关。该相位因子将空域的衍射转化为频域的乘积运算。

FFT计算 对入射场进行傅里叶变换，与传递函数相乘后逆变换回空域，得到衍射后的光强分布。注意处理离散化带来的坐标缩放问题。

该方法适用于矩形孔径、圆孔等常见结构。若需模拟复杂孔径（如多缝或相位物体），只需修改初始光场表达式。通过调整传播距离，可观察到衍射图样从近场到远场的渐变过程，甚至验证泰伯效应等特殊现象。

对于实际应用，可扩展加入介质折射率变化或偏振效应分析，进一步贴合实验场景需求。数值模拟结果可通过二维图像或三维光强剖面可视化，直观对比理论预期。