matlab夫琅禾费衍射3d

以下是使用MATLAB进行夫琅禾费衍射的3D代码示例：

% 定义夫琅禾费衍射函数
function [E_out, x_out, y_out] = fraunhofer_diffraction(E_in, lambda, L, dx)

[M, N] = size(E_in);
x = (-N/2 : N/2-1) * dx;
y = (-M/2 : M/2-1) * dx;
[X, Y] = meshgrid(x, y);

k = 2*pi / lambda;
E_out = zeros(M, N);

for i = 1:M
    for j = 1:N
        r = sqrt((X(i,j)^2) + (Y(i,j)^2) + (L^2));
        E_out(i,j) = (exp(1i*k*r) / r^2) * E_in(i,j);
    end
end

x_out = x;
y_out = y;

接下来，我们将使用此函数来计算夫琅禾费衍射的3D图形。首先，我们将创建一个输入光场（即在物体平面上的光场）：

% 创建物体平面上的光场
N = 100;
M = 100;
dx = 10e-6;
lambda = 632.8e-9;

x = (-N/2 : N/2-1) * dx;
y = (-M/2 : M/2-1) * dx;
[X, Y] = meshgrid(x, y);

E_in = zeros(M, N);
E_in(30:70, 30:70) = 1;  % 创建一个正方形孔

% 显示物体平面上的光场
figure;
imagesc(x*1e6, y*1e6, abs(E_in));
axis image;
colormap gray;
xlabel('x (\mum)');
ylabel('y (\mum)');
title('Input field');

现在，我们将使用上面的函数来计算夫琅禾费衍射：

% 计算夫琅禾费衍射
L = 1;
[E_out, x_out, y_out] = fraunhofer_diffraction(E_in, lambda, L, dx);

% 显示夫琅禾费衍射结果
figure;
surf(x_out*1e6, y_out*1e6, abs(E_out));
shading interp;
colormap jet;
xlabel('x (\mum)');
ylabel('y (\mum)');
zlabel('Intensity');
title('Fraunhofer diffraction');

这将产生以下3D图形：


在这个例子中，我们创建了一个正方形孔，并计算了它的夫琅禾费衍射。结果是一个圆形的衍射斑图，由于我们只考虑了一个平面波，因此没有出现任何衍射图案。