光束波长515nm,物镜数值孔径1.25,其他参数不需要
时间: 2024-03-04 12:52:33 浏览: 28
好的,根据您提供的信息,我可以为您提供一个简单的MATLAB程序来模拟光束通过前后折射率失配的透镜后的聚焦效果。
首先,我们需要定义一些常数和变量:
```matlab
% 物理常数
c = 299792458; % 真空中的光速(m/s)
h = 6.62607015e-34; % 普朗克常数(J·s)
hbar = h / (2 * pi); % 约化普朗克常数(J·s)
epsilon0 = 8.8541878128e-12; % 真空介电常数(F/m)
mu0 = pi * 4e-7; % 真空磁导率(H/m)
lambda = 515e-9; % 光波长(m)
k = 2 * pi / lambda; % 波矢量(m^-1)
% 透镜参数
n1 = 1; % 透镜前介质的折射率
n2 = 1.5; % 透镜后介质的折射率
f = 0.01; % 透镜焦距(m)
d = 0.01; % 透镜厚度(m)
% 采样参数
zmin = -0.01; % 最小深度(m)
zmax = 0.01; % 最大深度(m)
dz = 1e-5; % 深度采样间隔(m)
```
接下来,我们可以计算出透镜的曲率半径和球面折射率,并定义一个函数来计算透镜的相位调制函数:
```matlab
% 计算透镜曲率半径和球面折射率
R = 2 * f * (n2 - n1) / (n2 * n1);
n0 = n1 + (n2 - n1) * (R - d/2) / R;
% 定义透镜相位调制函数
function phi = lens_phase(x, y)
r2 = x.^2 + y.^2;
phi = -2 * pi * n0 / lambda * sqrt(R^2 - r2) + 2 * pi * n2 / lambda * (d/2 - sqrt(R^2 - r2));
end
```
现在,我们可以定义一个函数 `psf_z`,它将计算在给定深度 `z` 处的点扩散函数:
```matlab
function [z, psf] = psf_z(zpos)
% 采样点坐标
x = linspace(-1.25e-6, 1.25e-6, 256);
y = linspace(-1.25e-6, 1.25e-6, 256);
[X, Y] = meshgrid(x, y);
% 光束振幅
A = exp(-1i * k * sqrt(X.^2 + Y.^2 + (zpos - zmin)^2));
% 透镜相位调制
phi = lens_phase(X, Y);
% 透镜传输函数
H = exp(1i * phi);
% 透镜后的光束
B = A .* H;
% 聚焦区域采样点坐标
x_focus = linspace(-1.25e-8, 1.25e-8, 64);
y_focus = linspace(-1.25e-8, 1.25e-8, 64);
[X_focus, Y_focus] = meshgrid(x_focus, y_focus);
% 聚焦区域光强
I = abs(B).^2;
I_focus = interp2(X, Y, I, X_focus, Y_focus);
% 点扩散函数
psf = sum(I_focus, 'all');
% 返回深度和点扩散函数
z = zpos;
end
```
最后,我们可以在所需的深度范围内调用 `psf_z` 函数,并将结果绘制成一个图:
```matlab
% 计算点扩散函数在不同深度下的分布
z_values = zmin:dz:zmax;
psf_values = zeros(size(z_values));
for i = 1:length(z_values)
[z, psf] = psf_z(z_values(i));
psf_values(i) = psf;
end
% 绘制点扩散函数分布图
plot(z_values, psf_values);
xlabel('深度(m)');
ylabel('点扩散函数');
title('透镜焦点在不同深度下的点扩散函数分布');
```
这个程序将计算在 `zmin` 到 `zmax` 范围内以 `dz` 间隔采样的深度下的点扩散函数,并将结果绘制成一个图。您可以根据需要调整采样参数和绘图选项。