《光学参数名词解释》课件.pptVIP

*************************************线扩散函数（LSF）定义与特点线扩散函数是光学系统对线光源的响应，描述了一条理想细线通过系统后的强度分布。LSF可以看作是PSF在一个方向上的积分，提供了系统在特定方向上的成像特性。理想系统的LSF是一条无限细的线，而实际系统的LSF是一个展宽的分布。LSF的宽度是衡量系统分辨率的重要指标，通常用全宽半高(FWHM)表示。LSF可以在不同方向测量，如水平方向和垂直方向非对称系统在不同方向上的LSF可能显著不同与PSF的关系与应用LSF是PSF在垂直于线方向上的积分。对于径向对称的系统，沿任意方向的LSF都相同；对于非对称系统，LSF可能因方向而异。LSF的测量通常比PSF更简单，只需成像一条细线（如狭缝）并分析其强度剖面。LSF广泛应用于光学系统评估、医学成像（如X射线和CT系统）和一维扫描系统（如条码扫描仪）的性能分析。LSF也可以通过边缘扩散函数（ESF）的导数获得，后者通过成像锐边测量。这种方法在实际测量中更为稳健，因为边缘比线更容易生成和控制。波前误差定义波前误差是实际光波面与理想参考波面之间的偏差，通常以波长的分数（如λ/4、λ/10）或纳米为单位。它是光学系统质量的直接度量，反映了系统的像差和制造误差。测量方法波前误差主要通过干涉测量获得，如Twyman-Green干涉仪、Fizeau干涉仪和剪切干涉仪等。现代测量通常结合干涉图像分析软件，可实时测量和分析波前误差。在自适应光学中的应用自适应光学系统通过波前传感器测量波前误差，然后通过可变形镜或空间光调制器等器件实时校正波前，改善光学系统性能，特别是在大气扰动和热变形等动态环境中。与光学性能的关系波前误差与光学系统的成像质量密切相关。根据马列夏尔准则，波前误差小于λ/4时系统被认为接近衍射受限；误差小于λ/14时，系统性能几乎完美。波前误差通常用泽尼克多项式分解来表示，不同项表示不同类型的像差，如倾斜、散焦、像散、彗差和球差等。这种表示方法便于分析和校正特定类型的像差。在精密光学系统设计和制造中，波前误差是关键的质量控制指标，直接影响系统的实际性能。斯特列尔比1.0理想系统无像差，完全衍射受限0.8优秀系统接近衍射受限，性能卓越0.5良好系统适合大多数应用0.2一般系统明显受像差影响斯特列尔比是评价光学系统成像质量的无量纲参数，定义为实际系统PSF峰值强度与理想衍射受限系统PSF峰值强度之比。完美系统的斯特列尔比为1，随着像差增加，斯特列尔比下降。根据马列夏尔准则，斯特列尔比大于0.8的系统被认为是接近衍射受限的高质量系统。斯特列尔比与波前误差的关系可以近似表示为：S≈exp(-(2πσ/λ)2)，其中σ是波前误差的均方根值，λ是波长。这表明波前误差越小，斯特列尔比越高。斯特列尔比是天文望远镜、显微镜和高端摄影系统等精密光学系统评估的重要指标。在自适应光学系统中，斯特列尔比常用作系统性能优化的目标函数。菲涅耳数定义F=a2/(λL)2物理意义衍射区域与几何光学区域的界限指标3应用范围衍射光学、近场光学和光学设计菲涅耳数是一个无量纲参数，表示光波传播特性的重要指标，定义为F=a2/(λL)，其中a是光学孔径半径，λ是波长，L是传播距离。菲涅耳数反映了衍射效应的重要性：大菲涅耳数（F1）表示系统接近几何光学区域，衍射效应较小；小菲涅耳数（F1）表示系统处于衍射区域，衍射效应占主导。菲涅耳数在多个光学领域有重要应用：在菲涅耳衍射分析中，它决定了观察平面上的衍射图案特征；在光学共振腔设计中，它与模式特性相关；在光束传播分析中，它帮助确定适用的计算方法。菲涅耳数还在全息成像、X射线光学和微波光学等领域有广泛应用。菲涅耳透镜和波带片等衍射光学元件的设计直接基于菲涅耳数的概念。光程差（OPD）定义实际光路与参考光路之间的光学路径长度差异1数学表达OPD=∫(n(s)-n?)ds，其中n(s)是实际光路的折射率分布测量通过干涉仪观察干涉条纹确定光程差与波前误差关系波前误差是光程差沿波前法线方向的投影4光程差（OPD）是光学系统分析和测试的基本概念，表示光在实际光路和参考光路中传播的光学路径长度差异。光程是物理路径长度与折射率的乘积，因此OPD可因材料折射率差异或几何路径差异而产生。OPD通常以波长的分数（如λ/4、λ/10）或以纳米为单位表示。光程差直接关系到相位差：φ=2π·OPD/λ，这解释了干涉条纹的形成原理。在光学测试中，每条明暗干涉条纹对应λ/2的光程差。OPD是光学系统性能的关键指标，影响成