模拟衍射matlab

模拟衍射是通过计算机程序模拟光线通过一个物体或孔径时产生的衍射效应。在MATLAB中，可以使用光学工具箱中的函数来实现模拟衍射。一种常见的方法是使用Fresnel衍射或Fraunhofer衍射的算法来计算衍射图样的强度分布。这些算法基于衍射理论和傅里叶光学原理，通过计算波前的传播和幅度的衰减来模拟衍射效应。你可以使用MATLAB提供的fft2函数来进行二维傅里叶变换以获得衍射图样的幅度和相位信息。

相关问题

菲尼尔衍射matlab模拟

菲尼尔衍射是一种光学现象，描述了当平面波通过一个孔径边缘发生衍射时的衍射图样。在Matlab中，我们可以使用衍射积分的方法来模拟菲尼尔衍射。

首先，我们需要定义一个矩形孔径的函数，该函数将返回一个矩形内的光场分布。假设我们的孔径尺寸为D，通过以下代码可以生成相应的孔径矩阵：

function aperture = rectangularAperture(D, Nx, Ny)
    aperture = zeros(Nx, Ny);
    aperture((floor(Nx/2)-D/2):(floor(Nx/2)+D/2), (floor(Ny/2)-D/2):(floor(Ny/2)+D/2)) = 1;
end

接下来，我们需要对光波进行衍射计算。使用菲尼尔衍射的公式，可以使用以下代码计算衍射图样：

function diffractionPattern = fresnelDiffraction(aperture, waveLength, distance, sampling)

[Nx, Ny] = size(aperture);
k = 2*pi/waveLength;

x = (-Nx/2:Nx/2-1) * sampling;
y = (-Ny/2:Ny/2-1) * sampling;

[X, Y] = meshgrid(x, y);
r = sqrt(X.^2 + Y.^2);

alpha = k * r^2 / (2*distance);

diffractionPattern = fftshift(fft2(fftshift(aperture))) .* exp(1i * alpha) / (1i * waveLength * distance) * sampling^2;
end

在主程序中，我们可以通过调用上述函数实现对菲尼尔衍射的模拟。可以通过设置孔径宽度、波长、距离和采样率的不同值来得到不同的衍射图样。

希望以上的解答能够给您提供帮助，谢谢！

矩孔菲涅尔衍射 matlab,圆孔矩孔的菲涅尔衍射模拟(matlab实现)-工程光学.docx

抱歉，我无法查看或提供任何文档或文件。但我可以向您提供一些相关的 Matlab 代码示例，来进行矩形孔和圆形孔的菲涅尔衍射模拟。

矩形孔的菲涅尔衍射模拟：

% 定义物平面参数
a = 0.1; % 物平面边长
N = 256; % 像素数
dx = a/N; % 物平面像素间距
x = (-a/2+dx/2):dx:(a/2-dx/2); % 物平面像素坐标
y = x;

% 定义孔参数
b = 0.05; % 孔宽
c = 0.05; % 孔高
u = rect(x/b)*rect(y/c); % 孔函数

% 计算菲涅尔衍射
lambda = 0.6328e-6; % 波长
z = 2e-3; % 距离物平面的距离
k = 2*pi/lambda; % 波数
f = exp(-1i*k*z)/(1i*lambda*z); % 焦距
h = dx^2/(1i*lambda*z)*fftshift(fft2(u)); % 平面波前
H = exp(1i*k/(2*z)*(x.^2+y.^2))/sqrt(1i*lambda*z).*h.*exp(1i*k*z)/(1i*lambda*z); % 球面波前
I = abs(f)^2*abs(H).^2; % 菲涅尔衍射强度

% 显示结果
figure;
subplot(1,2,1);
imagesc(x,y,abs(u).^2);
axis image;
title('物平面');
subplot(1,2,2);
imagesc(x,y,I);
axis image;
title('像平面');

圆形孔的菲涅尔衍射模拟：

% 定义物平面参数
a = 0.1; % 物平面边长
N = 256; % 像素数
dx = a/N; % 物平面像素间距
x = (-a/2+dx/2):dx:(a/2-dx/2); % 物平面像素坐标
y = x;

% 定义孔参数
r = 0.05; % 孔半径
u = circ(x,y,r); % 孔函数

% 计算菲涅尔衍射
lambda = 0.6328e-6; % 波长
z = 2e-3; % 距离物平面的距离
k = 2*pi/lambda; % 波数
f = exp(-1i*k*z)/(1i*lambda*z); % 焦距
h = dx^2/(1i*lambda*z)*fftshift(fft2(u)); % 平面波前
H = exp(1i*k/(2*z)*(x.^2+y.^2))/sqrt(1i*lambda*z).*h.*exp(1i*k*z)/(1i*lambda*z); % 球面波前
I = abs(f)^2*abs(H).^2; % 菲涅尔衍射强度

% 显示结果
figure;
subplot(1,2,1);
imagesc(x,y,abs(u).^2);
axis image;
title('物平面');
subplot(1,2,2);
imagesc(x,y,I);
axis image;
title('像平面');

代码中使用了 `rect` 和 `circ` 函数，分别表示矩形和圆形孔的函数形式。可以通过以下代码添加到 Matlab 中：

function y = rect(x)
y = abs(x)<=0.5;
end

function z = circ(x,y,r)
z = sqrt(x.^2+y.^2)<=r;
end

希望这些代码能够对您有所帮助。