相干与非相干照明衍射受限系统成像仿真.pdf

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1、郎海涛等：相干与非相干照明衍射受限系统成像仿真《激光杂志92014年第35卷第4期LASERNAL(Vo1．35．No．4．2014)17相干与非相干照明衍射受限系统成像仿真郎海涛，钱晓凡，戴欣冉，徐天杰(昆明理工大学理学院，昆明650500)摘耍：实际观测系统必须考虑衍射对成像的影响。依托Maflab软件平台，以最简单的衍射受限光学系统一单个无几何像差薄透镜成像为例，分别以瑞利观点和阿贝观点为理论基础，仿真了系统在相干和非相干照明下的成像，并比较了各自的成像特点。这些工作有助于理解衍射受限系统成像机理和特点，相关程序和算

2、法可以推广到其它有衍射效应系统的成像计算。关键词：相干成像；非相干成像；衍射受限系统；仿真；MATLAB中圈分类号：0436、0438文献标识码：A文章编号：0253．2743(04)017．03OnimagingsimulationofdiffractionlimitedsystemincoherentandincoherentilluminationLANGHai—tao，QIANXiao—fan，DAIXin—ran，XUTian-jie(FacultyofScience，KunmingUniversityofSci

3、enceandTechnology,Kunming650500，china)Abstract：Theimagingofactualobservationsystemisafectedbydifractionoflight．AMatlabmethodtosimulatetheimagingofdifractionlimitedopticalsystemwasintroduced．AsanexampleandinthetheoryofRayleigh’sviewsandAbbe’sviewsaboutdifraction，th

4、eimagingofathinlenswithoutgeometricaberrationswassimulatedrespectively．Theimagingofthelensilluminatedbycoherentandincoherentlightwassimulated．andtherespectiveimagingfeatureswerecomparedalso．Thisworkishelpfultoun·derstandtheimagingprincipleandcharacteristicsofthedi

5、fractionlimitedsystem，therelevantproceduresandalgorithmscanbeex-tendedtosimulatethedifractionefectofotherimagingsystem．Keywords：Coherentimaging；incoherentimaging；diffractionlimitedsystem；simulation；MATLAB实际观测系统(包括光学系统)总是由尺寸有限的元图1给出了一个由物面(xo,y。)、像面(．，)和薄透镜组件组成，所以必须

6、考虑衍射对成像的影响。对于精细成的衍射受限光学系统，等效地用一个黑箱来描述的示做过像差校正的光学系统，一般可以视其为衍射受限系意图。系统由三个部分组成：物平面到入瞳平面、入瞳平统：不考虑系统几何像差，在成像过程中仅受系统衍射效面到出瞳平面(黑箱)，以及出瞳平面到像平面。应影响的光学系统。相干照明下，衍射受限系统的成像性质可以分别从空域关于衍射对成像影响的机理已经有阿贝观点和瑞利和频域来加以描述。观点：按瑞利的观点，光波通过光学系统的衍射效应是在空域⋯y)中用点扩散函数h(x。，)来描述，实际得到由有限的出瞳引起的，而阿贝的

7、观点认为衍射效应是由的像⋯Y)为理想像与系统点扩散函数h(x⋯Y)的卷有限的入瞳引起的，其实两者是一致的，这是大家都很熟积。由于计算卷积需要的计算机机器时间较长，所以悉的理论。但是，如何将该理论应用在相干和非相干照实际仿真时较少用。明下的成像，用合适的软件平台实现编程仿真，并对相干在频域(H，中用相干传递函数(CTF)来描述，实际得照明和非相干照明下成像的特点作比较却鲜见专题报到的像，其频谱G。，为理想像的频谱G(“，与系统相干传道。递函数H(u，的乘积，得到该频谱后再做逆傅里叶变换Matlab是美国MathWorks公司

8、出品的商业数学软(ift)，就可以得到在空域中的像。下面的仿真我们将按此件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值进行。计算的高级技术计算语言，已广泛应用于科学计算设衍射受限光学系统的入瞳函数和出瞳函数分别为和教学仿真”。本文将依托Matlab软件平台，以最简P，y)和P，入瞳距和出瞳距分别为d。和