2006信息光学试卷.doc

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1、河北大学课程考核试卷（2005—2006学年第2学期）考核科目信息光学课程类别必修课考核方式闭卷卷别A题号一二三四五六七八九十总分得分评卷人一、填充题：（共20分，每小题4分）1、在非相干光学系统中，对光波强度分布而言，光学系统是线性空不变系统，对光波的复振幅而言，光学系统是非线性系统。2、衍射受限成像系统是指不考虑几何像差，而仅考虑光瞳产生的衍射限制。3、透镜实现傅立叶变换的条件为：1/p+1/q=1/f，其中p是照明光源到透镜距离，q是观察屏到透镜的距离。4、按记录时物光和参考光位置分类，光学全息分为同轴全息和离轴全息。5、在相干光学处理中实现图像相减分为：复振幅相减

2、、强度相减，时实和非时实相减。在强度相减中是采用空域编码和频域解码的方法二、选择题：（共20分，每小题4分）1、一单位振幅的单色平面波，波矢Ｋ与x轴夹角为45°,与y轴夹角为45°，其复振幅在x,y方向的空间频率为a.ζ=，η=b.ζ=，η=c.ζ=π，η=π2、一个衍射屏的振幅透过率函数为t(r)=Acos(ar2)circ(r/r0)，在成像和傅立叶变换性质上类似透镜，其焦距表达式a.f=∞b.f=π/λac.f=±π/λa3．白光通过干涉滤光片后，获得了波长宽度为1nm的准单色光，当中心波长为600nm时，若把光谱分布看作矩形线型，其相干时间为a.τc=0.36sb

3、.τc=2×10-14sc.τc=1.2×10-12s4．利用一个焦距为f的薄透镜对物函数进行傅立叶变换。当采用单位振幅的相干平行光垂直照明物函数，欲在透镜的后焦面得到物的准确傅立叶频谱，物应放在。a.透镜前焦面b.透镜前c.透镜后5．利用4F相干光学信息处理系统，来实现图像S(x.，y)的识别。其匹配空间滤波器应选择a.H(ζη)＝S(ζη),b.H(ζη)＝S*(ζη)c.H(ζη)＝1/S(x.，y)三、问题与分析（共15分，每小题5分）1、什么是点扩展函数，给出透镜的点扩展函数表达式。答：当物面上光振动为单位脉冲，即函数时，经过成像系统在像平面上分布函数叫做点扩展

4、函数透镜的点扩展函数:F{}1。则透镜的点扩展函数：=PqfL1L2x1x3x2Y1Y2Y32、在右图光学系统中f是透镜L2的焦距，p是物距，q是像距。L1是准直透镜。能否进行空间滤波？若能分析透镜L2的作用？答：当满足可实现空间滤波，此时透镜L2起傅里叶变换和成像作用xy2dab3．相位调制假彩色编码可分为几步来实现，并说明每一步的作用。答：相位调制假彩色编码分三个步骤：光栅抽样、漂白处理、白光光学信息处理系统中的滤波解调。光栅抽样：用线光栅调制黑白输入图像，使之复制在一张底片上。漂白处理：使得透明片上的光程差与折射率呈线性关系，图像的密度信息转化为相位信息。四、计算：

5、（共45分）1、一单位振幅的单色平面波垂直照明一双矩孔衍射屏，给出其夫琅和费衍射强度分布表达式？（15分）答：透镜的复振幅透过率是若采用单位振幅单色平面波，则，则衍射屏后表面的光场分布为Z处的夫琅禾费衍射复振幅分布光强分布2、一空间频率为1000周/mm方波通过一光瞳为圆形透镜成像，如果透镜的焦距为10cm，物距为20cm，波长为10-4cm，采用①相干光照明时，②非相干光照明时，透镜直径最小为多少，才会使像面上出现强度的任何变化？（15分）答：透镜用于成像时，其中p=20cm，f=10cm，求得像距q=20cm。相干光照明的截止频率是，则，将f0=1000周/mm，q=

6、20cm，=10-4cm，得l=40cm。非相干照明的截止频率在相同的系统下是相干照明的2倍，得l=20cm。3、设一物函数的振幅透过率为：t(x,y)=g(x,y)(1+cos(2pf0x)）,其中f0是任意空间载波频率，g(x,y)具有有限的空间频率。若将此透明片置于在4F相干光学信息处理系统的输入面上。1．求其频谱面上相应的频谱分布。（10分）2．设计一种滤波器使其输出面上只有g(x,y)分布。（5分）答：1.求其频谱面上相应的频谱分布正比于F{t(x,y)=g(x,y)(1+cos(2pf0x))}，即上式即为频谱分布。2.为了使其输出面上只有g(x,y)分布，只

7、需让g(x,y)的频谱通过即可，即设计一种低通滤波器只让g(x,y)的频谱通过。