中山大学信息光学习题课后答案--习题4 5 6作业.doc

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1、信息光学试卷答案一、问答题1．全光型光学互连按照所利用的传播介质类别，大致可分为几类？其中的集成光波导互连有哪些优缺点？答：全光型光学互连按照所利用的传播介质类别，大致可分为自由空间互连、光纤互连和集成光波导互连三类。集成光波导互连，是指利用集成光波导器件进行光学互连的结构。波导可以用铌酸锂、砷化镓等电光材料制作，也可用玻璃制作，或做在硅衬底的二氧化硅薄膜上，所以集成光波导可以做成二维平面器件，可节省互连空间，适于近距离互连。集成光波导器件还可做成各种阵列用于互连网络中，如光波导开关阵列等。它的另一优点是可像光纤那样利用波分复用技术。集成光波导互连的主要困难是制作技术上

2、的难度很大，因为这种器件体积很小，要求较高的耦合技术和较高的对准精度，这也增加了应用时的困难。2．全息图的光学复制一般采用什么方法？试简述其原理。答：O¢HM扩束激光H图9.20反射全息的复制光路全息图的光学复制一般仍采用干涉的方法，用激光照明原始全息图，以再现的像光束作为物光，直射光作为参考光，记录全息图。这样在获得一张优质的母全息图后，就可以用一束光照明进行复制，反射全息和透射全息都可以用这一方法进行复制。图9.20显示的是反射全息的复制光路，其中是母全息图，H是复制全息干板。母全息图由图9.19的方法制作。再现时将母全息图翻转180°，以母全息图的原背光面变成迎光

3、面，全息图像被H的透过光再现，得到凹凸与原物相反的共轭像。入射激光直接入射至H的光作为参考光，的再现像与参考光干涉形成反射全息。二、计算题1．计算下列各式的一维卷积（1）（2）解：（1）（2）1．已知一平面波的复振幅表达式为试计算此波的波长以及在x,y,z各方向的空间频率(波长在可见光范围内)。解：平面波复振幅的一般表达式为可知由于波长在可见光范围内，故取0.628，此时圆频率的单位为因而系数的单位是，对应的空间频率为2．采用单位振幅的单色平面波垂直照明透过率函数为的孔径，求出相距孔径为z的观察平面上夫朗和费衍射图样的强度分布。a1解：孔径的透过率函数可表示为用单位振幅

4、的单色平面波垂直照明孔径，可得孔径的频谱为则夫琅禾费衍射图的复振幅分布为观察平面上夫朗和费衍射图样的强度分布为1．如图所示的正方形孔径放在透镜的前焦面上，以单位振幅的单色平面波垂直照明，波长为，试求透镜后焦面上的夫朗和费衍射图样的复振幅分布。Y0a-aaX0-a解：图示正方形四个边的方程分别为，代入输入面位于透镜前焦面时衍射场的复振幅分布公式得其中1．有一种成象系统可以用来实现非相干低通滤波，其出瞳由大量随机分布的小圆孔组成，小圆孔的直径都是D，出瞳到像面的距离为，光波长为，问系统的截止频率近似为多大？解：出瞳由大量随机分布的小圆孔构成，则其光瞳函数当两圆重叠面积为0时

5、，系统的OTF＝0，这时所对应的空间频率就是系统的截止频率2．求证：对于基元全息图，若，，则会得到一个放大率为1的虚像；而若，，则会得到一个放大率为1的实像。证：由，可知（1），故故会得到一个放大率为1的虚像（2），故故会得到一个放大率为1的实像1．用照相机拍摄某物体时，不慎因手动摄下重叠影像，运动的结果使像点在底片上的位移为a。为了改善此照片质量，对该相片进行消模糊处理，试设计一个逆滤波器，给出滤波函数。解：由于重叠影像横向错开距离a，具有模糊缺陷的点扩散函数为带有模糊缺陷的传递函数为故所设计的逆滤波器的滤波函数为