用matlab模拟光学成像

tongyee

有用matlab模拟成像的前辈吗，一般的衍射积分在matlab里边怎么求解，类似于瑞丽索莫非、菲涅尔、夫琅和费积分公式，MATLAB里有专门的求积分函数吗？求指点

youdong

我一般都是利用傅里叶变换来求解

tongyee

youdong 发表于 2019-12-30 08:50
我一般都是利用傅里叶变换来求解

哦哦好的谢谢

移云宝宝

直接采用傅里叶变换，物理过程就是物面上每个点卷积菲涅尔传播因此（如果传输距离不是特别的近的话），因此就相当于物面上的傅里叶变换乘以菲涅尔传输因子的傅里叶变换。然后在像面上进行逆傅里叶变换就可以了。
当然这种方法的局限性在于只能模拟光场传输，如果中间有相位型器件的话那必须假定该器件相当于一个二元光学器件，而对于实际中的一般透镜是有厚度的，这种方法就不能用了。

tongyee

移云宝宝 发表于 2020-1-1 20:08
直接采用傅里叶变换，物理过程就是物面上每个点卷积菲涅尔传播因此（如果传输距离不是特别的近的话），因此 ...

再请教一下，二元光学元件是指不考虑其厚度吗

移云宝宝

tongyee 发表于 2020-1-2 08:43
再请教一下，二元光学元件是指不考虑其厚度吗

是的，相当于光经过了一个相位面，这个相位面是没有厚度的。举个例子：对于一个平凸透镜，平行光经过这个透镜汇聚为一点，这个镜子凸面还是平面朝着平行光侧放置是不一样的，会导致焦点位置的球差不一样，影响光斑的聚焦。但用傅里叶变换就没法考虑这种情况，傅里叶变换时候的情况相当于把这个镜片拍扁成一个平面，每个点的位置的相位对应透镜那个位置的光程，这个时候镜片就无所谓平凸了，两个面都一样，相当于理想的薄透镜。因此这种有一定厚度的平凸透镜（平凸透镜必有厚度，否则就是薄透镜）是无法用这种方法模拟的。所模拟的都是理想薄透镜，或者可以认为是菲涅尔透镜，事实上就是相当于一个超薄的菲涅尔透镜。

tongyee

移云宝宝 发表于 2020-1-3 08:55
是的，相当于光经过了一个相位面，这个相位面是没有厚度的。举个例子：对于一个平凸透镜，平行光经过这个 ...

好的，感谢！

Sandwall

移云宝宝 发表于 2020-1-3 08:55
是的，相当于光经过了一个相位面，这个相位面是没有厚度的。举个例子：对于一个平凸透镜，平行光经过这个 ...

请问如果是一个像差校正较好的胶合镜组或光学系统，或像差相比于艾里斑弥散极小的情况下，还符合您说的理想条件吗？

移云宝宝

Sandwall 发表于 2020-1-3 21:33
请问如果是一个像差校正较好的胶合镜组或光学系统，或像差相比于艾里斑弥散极小的情况下，还符合您说的理 ...

不是，这是两个概念。薄透镜主要是不考虑透镜的厚度，认为厚度为0，这个时候在近轴情况下是符合理想透镜成像公式的（毕竟你也看到透镜成像公式里面只有物距像距焦距三个值，并没有透镜的厚度包含在其中，实际上物距是指物到透镜物方主点的距离，相距是指像到透镜像方主点的距离，薄透镜情况下两个主点重合，间距为0）。因此这种情况下的理想主要是指这种，matlab里面主要靠相位表示透镜的出射波前，天然没有厚度。
你说的像差矫正好的光学系统是指可以理想成像，其中时通过组合的方式矫正了球差，慧差等情况。和薄透镜本身没什么关系，而这种系统一般都是用zemax，codev光线追迹设计的，matlab傅里叶变换这种方法并不适合。

Sandwall

移云宝宝 发表于 2020-1-4 11:43
不是，这是两个概念。薄透镜主要是不考虑透镜的厚度，认为厚度为0，这个时候在近轴情况下是符合理想透镜 ...

明白您的意思了，感谢解答！最近要做衍射成像的模拟，一堆不懂的…