对应第五章
Ch5 相干光学系统的波动光学分析
5.1 薄透镜作为相位变换器
- 光密物质
- “薄”——可以忽略光线在透镜内的平移
- 于是薄透镜的作用就是令入射波受到和各点厚度相关的延迟
- 因此是相位变换器
- 直接据此定义透射率函数即可沿用以往结果
5.1.1 厚度函数
- 曲率符号规则
- 纯几何问题
5.1.2 傍轴近似
- 只考虑透镜轴附近的波前，则可简化厚度函数
5.1.3 相位变换及其物理意义
- 焦距的定义，正/负透镜
- 此时自带一个可以和二次相位因子抵消的因子
5.2 透镜的傅里叶变换性质
- 相干系统：关于复振幅线性
- 输入：一个半透明片（透射比给定）
5.2.1 输入紧靠透镜
- 光瞳函数
- 用菲涅尔衍射公式，得场分布和入射光场的二维傅里叶变换成正比，但积分号外还有一个相位因子，即恰好也是夫琅禾费衍射图像（尽管不满足夫琅禾费的远场条件）
- 于是能谱就和入射光的傅里叶变换成正比
5.2.2 输入在透镜之前（未必紧靠）
- 考虑菲涅尔近似（傍轴近似），则到透镜这段就差一个传递函数
- 还是有一个二次相位因子
- 但在d=f时相位因子消失，即衍射图像是准确的傅里叶变换
- 考虑孔径——渐晕效应
5.2.3 输入位于透镜之后
- 注意：输入指的是半透明片！
- 效果和5.2.2差不多
5.3 成像：单色光照明
5.3.1 正透镜的脉冲响应
- 成像要求：脉冲（球面波）响应因接近δ函数
5.3.2 消去二次位相因子：透镜定律
……
5.3.3 物像关系
- 波动光学解可化为几何光学解
- 衍射的效应：理想像和透镜光瞳的夫琅禾费衍射图样做卷积（产生细节的失真）——滤波等
5.4 复杂相干光学系统的分析
5.4.1 算符记号
- 乘一个二次相位因子
- 常数标度
- 傅里叶变换
- 自由空间传播
- 算符的性质
5.4.2 应用
……