透镜的FT性质及常用函数与图形的光学频谱分析gpag.docx

实验三 透镜镜的FTT性质及及常用函函数与图图形的光光学频谱谱分析一、实验验目的： 1. 了解透镜镜对入射射波前的的相位调调制原理理2. 加深对透透镜复振振幅传递递函数透透过率物物理意义义的认识识（参见见实验十十一实验验原理）3. 应用光学学频谱分分析系统统观察常常见图形形的傅里里叶（FFT）频频谱,加加深空间间频率域域的概念念二、实验验原理：理论基础础：波动动方程、复复振幅、光光学传递递函数透镜由于于本身厚厚度变化化，使得得入射光光在通过过透镜时时，各处处走过的的光程不不同，即即所受时时间延迟迟不同，因因而具有有位相调调制能力力，下图图为简化化分析，假假设任意意点入射射的光线线在透镜镜中的传传播距离离等于该该点沿光光轴方向向透镜的的厚度，并并忽略光光强损失失，即通通过透镜镜的光波波振幅分分布不变变，仅产产生大小小正比于于透镜各各点厚度度的位相相变化，透透镜传递递函数记记为：t(x,y)=exppj(x,y) （11） (x,y)=kL(x,yy)L(x,y):表示光光程MNNL(x,y)=nD(x,yy)+D0-D(x,yy) （2） D0：透透镜中心心厚度。D：透镜镜厚度。n：透镜镜折射率率。可见只要要知道透透镜厚度度函数DD（x,y）可可得出其其位相调调制，在在球面透透镜傍轴轴区域，用用抛物面面近似球球面，可可得到球球面透镜镜的厚度度函数： （3） R1，RR2：构成成透镜的的两个球球面的曲曲率半径径。 （44）引入焦距距f，其定定义式为为代入（44）得：此即透镜镜位相调调制的表表达式。第第一项位位相因子子仅表示示透镜对对于入射射光波的的常量位位相延迟迟，不影影响位相相的空间间分布，即即波面形形状。第第二项起起调制作作用的因因子，它它表明光光波通过过透镜时时的位相相延迟与与该点到到透镜中中心的距距离平方方成正比比。而且且与透镜镜的焦距距有关。其其物理意意义在于于，当入入射光波波时，略略去透镜镜的常量量值相位位延迟后后，紧靠靠透镜之之后的平平面上复复振幅分分布为傍轴近似似下，这这是一个个球面波波，对于于正透镜镜f>00,这是是一个向向透镜后后方距离离f处的FF会聚的的球面波波。对于于负透镜镜f0，这这是一个个由透镜镜前方距距离|f|处的虚虚焦点FF发散的的球面波波。可见见波面的的变化。正正是透镜镜具有的的位相因因子。当当然，在在非傍轴轴近似条条件下，会会有波像像差。考考虑透镜镜孔径后后，p(x,y)为为透镜的的光瞳函函数三、实验验光路1激光光器 2衰衰减器 3,11定向孔孔 44,12,13反射镜镜 114分分光棱镜镜 119衍衍射试件件平台 200成像像透镜 233光电电接收器器 224导导轨四、实验验步骤：1. 扩束2. 在试件夹夹29中中装入任任一件FFT试件件3. 在FT透透镜266的焦面面附近移移动CMOSS23，使使成像清清晰，锁锁定2334. 切换FTT试件（微微孔系列列，孔形波波片，网网状波片片或光栅栅波片，人人像底片片），观观测频谱谱，记录录频谱图图参考FTT试件图图 实验记记录FT试件件频谱图五、思考考题1光学学FT的的特点是是什么？2光学学FT有有什么应应用领域域？