单色点源圆孔菲涅耳衍射的计算与模拟验证

本文主要探讨了单色点源圆孔菲涅耳衍射光场的计算方法与模拟技术。作者常山、杨建荣、吴波和桑志文在上饶师范学院物理与电子信息系合作，研究了点源圆孔衍射在光束传输、光学成像系统中的应用以及光信息处理中的关键作用。他们基于基尔霍夫衍射积分公式，首先推导出了单色点光源通过圆孔产生的衍射光场的积分表达式，这个表达式考虑了圆孔波面上不同位置的次波面元对光场的影响。 接下来，文章深入讨论了单色点源圆孔菲涅耳衍射的具体计算公式，以及特殊情况下夫琅禾费衍射的计算方式。菲涅耳衍射是一种基于波动理论，考虑了光波在传播过程中遇到障碍物时的衍射现象，而夫琅禾费衍射则是理想化的无限远距离衍射情况。作者利用Matlab软件对傍轴区的衍射图案进行了数值模拟，验证了所推导的计算公式在实际应用中的有效性与可靠性。 文中还提到了相关的数学工具，如贝塞尔积分和洛默尔函数，这些在处理衍射问题时起到了核心作用。贝塞尔积分用于描述光线的传播路径，而洛默尔函数则反映了衍射效应随距离的变化规律。此外，论文引用了中图分类号O436.1，表明这是光学工程领域内的研究，且文件标识码为A0，说明这是一篇学术首发论文。 该研究对于理解光学系统的衍射行为、设计高性能光学器件以及处理光信号的传输和处理具有重要意义。通过计算机模拟实验，研究人员能够深入洞察光波的行为，从而在实际应用中优化光路设计，提升光学成像质量或实现光信息的高效处理。整个研究过程严谨且实用，展示了理论与实践的结合，为相关领域的科研人员提供了有价值的研究参考。