信息光学试卷 gu10灯头答案
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。化纤抽丝
答:
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)
饱和攻击解:(1)
(2)
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
3. 采用单位振幅的单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。
焗炉
a 1
解:孔径的透过率函数可表示为
用单位振幅的单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
4. 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。
Y消声室制作0
a
-a a X0
-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
5. 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,系统的OTF=0,这时所对应的空间频率就是系统的截止频率
6. 求证:对于基元全息图,若usb存储器,,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
7. 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