初学者指南：4F系统与相干光路详解

本资源是一份针对初学者光学工程师的光学术语图解教程，主要介绍了光学系统中的核心概念和原理。内容涵盖了相干光成像、4F系统及其相关定理、脉冲响应与传递函数、以及不同类型的孔径对成像的影响。以下是对部分知识点的详细解读： 1. 相干光成像：相干像的形成涉及空域描述，如脉冲响应，它是描述系统如何响应于特定输入信号的一个重要概念。空间频域描述则通过相干传递函数来展现，这表明了光线在空间中传播时的频率响应特性。 2. 4F系统：这是一种经典光学设计，由两个透镜组成，其中一个是物镜，另一个是像镜。4F系统的核心定理是利用傅里叶变换的关系，解释了光波在系统中的传输规律。通过这个系统，物平面、傅里叶平面和像平面之间的转换关系得以清晰展示。 3. 孔径受限与模糊化：在4F系统中，如果在傅里叶平面上有孔径限制（如圆形或矩形孔），会导致像平面上的图像被模糊，这是因为光通过这些孔径后，高频成分被过滤掉，形成了低通滤波效果。 4. 脉冲响应与传递函数：这两个概念在光学中至关重要，脉冲响应代表了系统对于点光源的响应，通常表现为衍射图案。相干点扩散函数（相干PSF）是更一般的描述，适用于线性平移不变系统，如薄透明片的成像过程。 5. 线性平移不变系统：这种系统具有保持图像形状不变，仅进行尺度和位置变化的性质。在成像中，薄透明片作为光源，其与物体的交互通过脉冲响应的卷积计算出输出幅度，经过傅里叶变换后得到传递函数。 6. 圆孔和矩形孔的传递函数：这两种孔径的传递函数具有不同的数学表达式，圆孔对应着爱里函数，而矩形孔则体现了不同的频率响应特性。在4F系统中，这些孔径会影响最终的输出幅度和图像清晰度。 这份资源为初学者提供了深入理解光学系统的基础，包括成像原理、傅里叶变换在光学中的应用以及不同孔径对成像质量的影响，有助于他们快速掌握光学工程的基本概念和技术。通过逐步学习和实践，光学工程师可以更好地设计和优化光学系统。