用matlab计算光纤在纤芯中传输的时间

用matlab计算光纤在纤芯中传输的时间：光在光纤中的速度v=c/n，c为光在自由空间的速度，n为折射率。

matlab计算光纤光在真空中的速度是C,光在光纤中的传输时间是t ,折射率是n则光在光纤中的速度是V＝C / n光在光纤中是多次全反射来前进的,但光纤通常是很细的,可认为光在光纤中的前进路线是沿着光纤线的,所以,光纤的长度是L＝V* t ＝C* t / n。

matlab计算光纤强大处理：

matlab计算光纤其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而且经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。

matlab计算光纤在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解。

L=linspace(0,4.5e-3,1000)

dltn=1e-3

V=2.4

lammda=1550e-9

C=pi./lammda.*(1-1/(V.^2)).*dltn

R=tanh(C.*L).^2

figure(1)

plot(L,R)

hold on

L=linspace(0,4.5e-3,1000)

利用光栅滤波实现图像相加减设计实验

光学图像加减实验

摘要：

本实验利用正弦光栅滤波实现图像相加减的设计，用低通滤波器滤光，两列相干光，考虑相位和振幅。物光用一个E和一个F，只要改变光栅相对光轴的位置，就可以方便的改变他们的相位，从而可以获得图像的相加或相减的输出。

在医学，军事，农业，工业具有广泛的作用。

引言：

图像加减是相干光学处理中的一种基本的光学‐数学运算, 是图像识别的一种主要手段。其中比较感兴趣的是图像相减，因为通过相减可以求出两张相近照片的差异, 从中提取差异信息。例如：通过在不同时期拍摄的两张照片相减, 在医学上可用来发现病灶的变化在军事上可以发现地面军事设施的增减在农业上可以预测农作物的长势在工业上可以检查集成电路掩膜的疵病, 等等。还可用于地球资源探测、气象变化以及城市发展研究等各个领域。实现图像相减的方法很多, 本实验介绍利用正弦光栅作为空间滤波器实现图像相减的方法。

一．实验目的：

1 .采用正弦光栅作滤波器，对图像进行相加和相减实验，加深对空间滤波概念的理解；

2 .通过实验，加深对傅里叶光学相移定理和卷积定理的认知。

二．实验原理：

设正弦光栅的空间频率为f0 , 将其置于4 f 系统的滤波平面P2 上, 如图1 所示, 光栅的

复振幅透过率为:

式中，f 为傅里叶变换透镜的焦距； 表示光栅条纹的初位相，它决定了光栅相对于坐标原点的位置。

将图像A 和图像B 置于输入平面P1 上，且沿x1 方向相对于坐标原点对称放置，图像

中心与光轴的距离均为b。选择光栅的频率为f0，使得 , 以保证在滤波后两图像中A 的+ 1 级像和B 的- 1 级像能恰好在光轴处重合。于是, 输入场分布可写成:

在其频谱面P2 上的频谱为：

由于及，因此。上式可以写成

经过光栅滤波后的频谱为：

图1 光学图像加减原理图

通过透镜L2 进行傅立叶逆变换，在输出平面P3 上的光场为：



讨论：（1）当光栅条纹的初相位时，上式变为：

结果表面在输出平面P3 的光轴附近，实现了图像相加。

（2）当光栅条纹的初相位时，上式变为：

结果表面在输出平面P3 的光轴附近，实现了图像相减。

从相加状态转换到相减状态，光栅的横向位移量应等于1/4 周期，即满足：

因此，小心缓慢的横向水平移动光栅时，将在输出平面的光轴附近观察到图像A、B 交

替的相加相减的效果。

三．实验仪器介绍：

光学实验导轨 1000mm 1 根

半导体激光器(含电源) 635nm/3mW 1 台

加减图像+干板夹 1 套

一维光栅+干板夹 1 套

傅里叶透镜 2 套

毛玻璃 1 块

扩束镜 1 套

准直镜 1 套

滑块 6 个

一维位移架 1 个

二维位移架 1 个

四．实验步骤：

图2 实验系统框图

1、将半导体激光器放在光学实验导轨的一端，打开电源开关，调节二维调整架的两个旋扭，

使的从半导体激光器出射的激光光束平行于光学实验导轨。

2、在半导体激光器的前面放入扩束镜，调整扩束镜的高度和其上面的二维调节旋扭，使的

扩束镜与激光光束同轴等高。

3、在扩束镜的前面放入准直镜，调整准直镜的高度，使的准直镜与激光光束同轴等高。再

调整准直镜的位置，使的从准直镜出射的光束成近似平行光。

4、在准直镜的前面搭建4f 系统。保持两傅里叶透镜与激光光束同轴等高。如实验图所示。

5、在4f 系统的输入面上放入待加减图像且待加减图像装在一维位移架上，频谱面上放入

加减滤波器（一维光栅）且加减滤波器（一维光栅）装在二维位移架上，输出面上放入观察

屏（毛玻璃）。

6、通过旋转一维位移架上的旋扭，使的加减滤波器（一维光栅）发生位移，观察毛玻璃上

的图像的变化，直到在毛玻璃上出加减图像为止。

五、实验结果：

实验中得到光学相加图像如下：

得到光学相减图像如下：

参考资料：

[1] 苏显渝等.信息光学(第二版)[M]. 北京：科学出版社，2011.06.

[2] 谢敬辉，赵达尊，阎吉祥．物理光学教程[M]．北京：北京理工大学出版社，2005．

[3] 王正林，刘明．精通MATBAL7[M]．北京：电子工业出版社，2007．

[4] 张平等．MATLAB基础与应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2005．

[5]光学相干处理，光学图像微分与加减实验报告。

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