使用Fourier变换法实现近远场变换的代码

Fourier变换法通常用于信号分析和处理，而近场和远场变换通常使用Kirchhoff积分法、Fresnel近场衍射公式等算法。因此，使用Fourier变换法实现近远场变换可能并不直接，需要借助其他算法进行转换。

以下代码演示了如何使用Fresnel近场衍射公式实现近场到远场的变换。假设有一个二维光场f(x,y)，其坐标范围为[-L/2, L/2]，采样点数为N，波长为lambda，则可以使用以下代码计算该光场的远场衍射图像：

% 定义光场参数
L = 1; % 光场大小
lambda = 0.6328e-6; % 波长
k = 2*pi/lambda; % 波数

% 定义采样点数和采样间距
N = 1024; % 采样点数
dx = L/N; % 采样间距

% 生成一个二维光场
x = linspace(-L/2, L/2, N);
y = linspace(-L/2, L/2, N);
[X,Y] = meshgrid(x,y);
f = exp(-((X-0.25).^2 + Y.^2)/(2*0.1^2)) + exp(-((X+0.25).^2 + Y.^2)/(2*0.1^2));

% 计算近场和远场衍射
z = 1; % 远场距离
kx = linspace(-pi/dx, pi/dx, N);
ky = linspace(-pi/dx, pi/dx, N);
[KX,KY] = meshgrid(kx,ky);
H = exp(1i*k*z) * exp(-1i*pi*lambda*z*(KX.^2+KY.^2));
F = fftshift(fft2(f)) * dx^2;
G = ifft2(ifftshift(F .* H)) * N^2;

% 绘制光场和远场衍射图像
subplot(1,2,1);
imagesc(x, y, abs(f).^2);
axis equal tight;
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
title('Input field');
subplot(1,2,2);
imagesc(kx, ky, abs(G).^2);
axis equal tight;
xlabel('k_x (rad/m)');
ylabel('k_y (rad/m)');
title('Far field diffraction');

代码中首先定义了光场的参数，然后生成一个二维光场，接着使用Fresnel近场衍射公式计算近场和远场衍射，最后绘制光场和远场衍射图像。需要注意的是，近场和远场衍射的计算需要进行傅里叶变换和逆变换，需要使用fft2、ifft2、fftshift等函数进行处理。同时，为了避免计算误差，需要使用合适的采样点数和采样间距。