​基于MATLAB的光学4f系统菲涅尔波带片的实现

资 源 简 介

​基于MATLAB的光学4f系统菲涅尔波带片的实现

详 情 说 明

光学4f系统是信息光学中常见的成像系统结构，它由两个透镜组成，中间相距2f距离。菲涅尔波带片则是一种特殊的衍射光学元件，能够实现类似透镜的聚焦效果。本文将介绍如何用MATLAB模拟这种光学系统。

4f系统的基本原理是，第一个透镜完成物体到频谱面的傅里叶变换，第二个透镜再将频谱面变换回像面。这种系统在光学滤波、信息处理等方面有重要应用。菲涅尔波带片通过同心环带结构产生衍射效应，可以看作是一种特殊的透镜。

在MATLAB实现时，首先需要建立波带片的数学模型。菲涅尔波带片的透射率函数可以用环形区域交替透明与不透明来表示，其半径遵循特定的平方根序列。通过计算每个环带的边界，就能构建出波带片的结构图。

模拟过程主要涉及几个关键步骤：创建波带片的二维矩阵表示，进行快速傅里叶变换模拟光的传播，以及可视化各个平面的光场分布。特别要注意采样率和计算窗口的设置，这关系到模拟结果的准确性。

通过这种模拟，我们可以直观地观察到波带片的聚焦特性以及4f系统的成像过程。这种方法不仅适用于教学演示，也为实际光学系统的设计和优化提供了便利的数值实验手段。