Matlab波动光光学系统

Matlab波动光光学系统

近年来，光学技术得到了广泛的应用和发展。波动光光学系统是其中一种重要的光学系统。它主要是利用波动光学原理，通过计算机模拟实现各种光学系统的设计、分析和优化，可应用于大气光传输、光束整形、激光光路设计等领域。本文将介绍在Matlab中如何利用波动光学原理实现一个波动光光学系统。

基本原理

波动光学是一种研究光波传播过程的理论。按照其处理的信息类型不同，可以分为相干和非相干波动光学。相干波动光学可以用作特定光学系统的分析和设计，其主要依赖物理光学和电磁波的基本原理，以及光学干涉和衍射的经验方程式。其中，光波传播过程是以复数形式表示的，包括振幅和相位两个方面。

波动光学通过计算机模拟实现各种光学系统的设计、分析和优化。主要包括以下步骤：

1. 确定光学系统的传输函数。

2. 分析系统的衍射和干涉特性，包括利用傅里叶变换计算传输距离、空间频率响应等参数。

3. 设置初始条件，并利用数值方法求解出系统的传输过程。

Matlab实现

下面将以一个简单的波动光学系统为例，介绍如何用Matlab实现波动光光学系统。

系统模型

我们考虑一个平面波经过一个圆形孔洞的衍射问题。通过该系统可以研究光波在空间中的分布及其干涉、衍射和聚焦等光学现象。

系统参数：

• 入射波长λ = 650nm
• 圆形孔洞半径R = 1mm
• 计算区域长度L = 10mm
• 像面坐标：x，y ∈ [−5mm,5mm]