基于变换光学的倍频方法

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基于变换光学的倍频方法

作者：李平刘平

来源：《中国科技纵横》2013年第24期

【摘要】傅里叶光学是近年来的光学中一个迅速发展的新学科，他是以傅里叶变换为工具，以阿贝成像原理为理论基础，本文提出了一种基于空间频率的的倍频方法。首先使用黑白光栅做空间滤波实验，得到频率越高的次波得到的图样越细锐的结论；其次由于光的色散规律引入闪耀光栅，通过设定闪耀角使衍射零级和干涉零级分开，让高级次的次波能够得到足够的能量，在像平面上得到清晰的图像；最后使用软件模拟特定闪耀角的闪耀光栅，进行模拟实验，验证预期的结果。

【关键词】阿贝成像原理闪耀角傅里叶变换倍频方法

1 引言

光学信息处理是综合利用光学频谱分析和傅里叶变换。阿贝成像原理是一种二次成像的过程，而阿贝-波特实验室在阿贝成像原理的基础上让特定的光波通过频谱面，观察像平面成像的结果，分析成像的原因。

增加单位面积上的刻线数，一方面可以增加表面积，例如太阳能热水器是通过增加表面积来提高太阳能的利用率；另一方面可以使两条线的距离尽可能的短，在集成电路等方面具有重要的作用，也就是可以使与非门的距离再一次减小，也就可以使电子元件在此减小。

倍频方法是指在阿贝波特滤波实验的基础上让不同的次波经过频谱面，在像平面上形成相干条纹，且频率越高的次波单位面积上的相干条纹越多。

2 原理介绍

2.1 阿贝成像原理

阿贝成像原理分成两步，第一步分频，物平面上发出的光波经物镜，在其后的焦平面上产生夫琅禾费衍射，也就是第一次衍射的像；第二步合成，将上一步的衍射像作为相干光源，由它发出的次波在像平面上进行相干叠加在像平面上出现物的像，也就是二次衍射。图1中O是物，F面称为傅氏面，在阿贝-波特原理图中也称为频谱面，是像平面。

阿贝成像原理是以正弦光栅为物，变换函数，平行光入射，将正弦光栅做傅里叶变换得到，正弦光栅的物光波，在傅氏面上只有三个衍射斑，和图1的F面上，，相对应，也就是

正弦光栅可以分成3个次波，0级波的方向是，-1级波方向，+1级波的方向（参考文献1）。三列次再次作为相干光源，在像平面上进行相干叠加，得到，，，阿贝同时又在理论上证明了像和物的相似性。