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实用标准文案 光学4f系统 1. 4f系统简介 4f系统是一种特殊的、应用较广的光学系统。当输入两束相干的偏振光时，经过特殊的光学装置，余弦光栅、变换平面等，使输入的光在屏幕上产生衍射谱。精密的横向移动余弦光栅，可以连续的改变两束光的衍射级数的相位差，达到衍射光强相减或相加的目的。最简单的来说就是：有两个焦距为f的透镜，相距2f，物距为f，相距也为f，所以是4f系统。 只有距离大于4f的系统才能做变焦系统。 系统如图1-1所示， （x0 y0)(x1 y1)(x2 y2)L1L2ff图1-1 ff L1、L2为一对已很好消像差的透镜，其焦距相等，同轴共焦地放置。待处理的物理放在L1的前焦面（x0 ，y0）上。（x1，y1）是L1的后焦面也是L2的前焦面。（x1，y1）是整个系统的频谱面或称为变换平面。（x2，y2）是系统的像平面。用相干平行光入射到置于物平面（x0，y0）上的平面物体上，例如放置一正交光栅。则在频谱面 （x1，y1）上便出现光栅的频谱，一组呈正交分布的，分立有一定扩展的频谱分量，在象平面（x2，y2）上出现光栅的象。 4f系统的变换过程，使人们可以物理地实现对光信息进行频谱分析和在频域进行处理。只要在频谱面（即变换平面）上，加入一定形状的滤波器，阻止某些频率的信息通过，或使某些频率引进一定的相位变化，就可以按照人们的需要提取某些信息，改造象的结构，获得精彩文档 实用标准文案 需要的输出图像，所以4f系统又称为光学计算机，广泛用于空间滤波，特征识别等光学信息处理实验中。 2. 4f系统在飞秒激光器中的应用 飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，是目前在实验室条件下所能获得的脉宽最窄的脉冲。它以其极高的时间、空间分辨率，极高的峰值功率在基础科学和技术科学中都有着广泛的应用。由于通过压缩获得的超短脉冲往往有很宽的基座，或者对脉冲的形状也有特定的要求，因此需要通过整形技术对脉冲进行整形。目前，许多方面都已经应用飞秒脉冲整形系统，产生特定形状的光脉冲。 利用4f系统进行飞秒脉冲整形的基本原理是频域和时域是互为傅里叶变换的，所需要的输出波形可有滤波实现。图2-1是脉冲整形的基本装置，它是由一对衍射光栅、一对透镜和一个脉冲整形模板组成的4f系统。超短激光脉冲照射到光栅和透镜上被色散成空间上互相分离的光频成分。在两透镜中间位置上插入一块空间模式的模板或可编程的空间光调制器，以此调制空间色散的各光频成分的振幅和相位。光栅和透镜对可以看作是零色散脉冲压缩结构。 f透镜ff透镜fSLM 图2-1 飞秒脉冲整形装置 短脉冲中的各光频成分由第一个衍射光栅实现色散分离，然后在第一个透明的焦平面聚焦成一个小的、衍射有限的光斑。这里的各光频成分在一维方向上空间分离，从光栅上反射后在不同角度散开，在经过第一个透镜，于其后焦平面上实现了空间分离。第一个透镜实现了一次傅里叶变换，而第二个透镜和光栅则把这些分离的所有频率成分重新组合成一个简单的相互碰撞的光束。这样就得到了一个整形输出脉冲，这个输出脉冲的形状由两个透镜之间所插入的空间光调制器的调制方式决定。 精彩文档 本文来源：https://www.dywdw.cn/21e32ffa2bea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2ac6.html
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2023-04-02
