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matlab工具箱實現光學實驗

發布時間:2023-02-19 22:35:57

㈠ 如何使用matlab中的工具箱

使用matlab中的工具箱方法:
MATLAB自帶工具箱
查看方式:
我們首先詳細介紹一下MATLAB自帶工具箱的使用。
在我們不熟悉一些調用工具箱的命令的時候,我們可以按照如下圖所示:
在MATLAB主窗口中,點擊左下角start--toolboxes,就會羅列出你的MATLAB已經安裝的所有工具箱,可以根據你的需要選擇你將要使用的工具箱。我們可以看到有擬合工具箱、金融工具箱、最優化工具箱等等。
調用(打開)方式:
下面我們介紹一下如何打開一個工具箱。
我們以調用擬合工具箱為例,進行詳細的示例。
調用方式一:
按照如下圖所示的步驟:
點擊主窗口左下角start--toolboxes--curve
fitting--curve
fitting
tool
單擊,就可以打開擬合工具箱.
調用方式二:
在上一步中,我們在start--toolboxes--curve
fitting--curve
fitting
tool
,到這里的時候,會看到在其後面有一個簡寫
cftool
如下圖,這就是我們的擬合工具箱調用命令函數。在MATLAB主窗口中輸入cftool
,回車,同樣可以打開擬合工具箱。
工具箱的使用:
擬合工具箱打開之後,如下,我們就可以進行多種曲線擬合了。
關於MATLAB擬合工具箱等,一些工具箱的詳細用法,由於篇幅的有限,在我的其他經驗中都會陸續給出,有興趣的可以查看。
非自帶工具箱
非自帶工具箱,需另外下載,然後按照一定的步驟導入,導入後一般不能像上面工具箱一樣,通過界面操作,一般都通過函數使用。由於工具箱的導入有幾個小的細節需要注意,所以在我的其他經驗中,關於如何導入工具箱,我也進行了詳細的介紹。

㈡ 怎麼用MATLAB做光纖光柵濾波器的設計呀! 求程序或資料。。。。。。。。

利用光柵濾波實現圖像相加減設計實驗
光學圖像加減實驗
摘要:
本實驗利用正弦光柵濾波實現圖像相加減的設計,用低通濾波器濾光,兩列相干光,考慮相位和振幅。物光用一個E和一個F,只要改變光柵相對光軸的位置,就可以方便的改變他們的相位,從而可以獲得圖像的相加或相減的輸出。
在醫學,軍事,農業,工業具有廣泛的作用。
引言:
圖像加減是相干光學處理中的一種基本的光學‐數學運算, 是圖像識別的一種主要手段。其中比較感興趣的是圖像相減,因為通過相減可以求出兩張相近照片的差異, 從中提取差異信息。例如:通過在不同時期拍攝的兩張照片相減, 在醫學上可用來發現病灶的變化; 在軍事上可以發現地面軍事設施的增減; 在農業上可以預測農作物的長勢; 在工業上可以檢查集成電路掩膜的疵病, 等等。還可用於地球資源探測、氣象變化以及城市發展研究等各個領域。實現圖像相減的方法很多, 本實驗介紹利用正弦光柵作為空間濾波器實現圖像相減的方法。
一.實驗目的:
1 .採用正弦光柵作濾波器,對圖像進行相加和相減實驗,加深對空間濾波概念的理解;
2 .通過實驗,加深對傅里葉光學相移定理和卷積定理的認知。
二.實驗原理:
設正弦光柵的空間頻率為f0 , 將其置於4 f 系統的濾波平面P2 上, 如圖1 所示, 光柵的
復振幅透過率為:

式中,f 為傅里葉變換透鏡的焦距; 表示光柵條紋的初位相,它決定了光柵相對於坐標原點的位置。
將圖像A 和圖像B 置於輸入平面P1 上,且沿x1 方向相對於坐標原點對稱放置,圖像
中心與光軸的距離均為b。選擇光柵的頻率為f0,使得 , 以保證在濾波後兩圖像中A 的+ 1 級像和B 的- 1 級像能恰好在光軸處重合。於是, 輸入場分布可寫成:

在其頻譜面P2 上的頻譜為:

由於及,因此。上式可以寫成

經過光柵濾波後的頻譜為:

圖1 光學圖像加減原理圖

通過透鏡L2 進行傅立葉逆變換,在輸出平面P3 上的光場為:

討論:(1)當光柵條紋的初相位時,上式變為:

結果表面在輸出平面P3 的光軸附近,實現了圖像相加。
(2)當光柵條紋的初相位時,上式變為:

結果表面在輸出平面P3 的光軸附近,實現了圖像相減。
從相加狀態轉換到相減狀態,光柵的橫向位移量應等於1/4 周期,即滿足:
因此,小心緩慢的橫向水平移動光柵時,將在輸出平面的光軸附近觀察到圖像A、B 交
替的相加相減的效果。
三.實驗儀器介紹:
光學實驗導軌 1000mm 1 根
半導體激光器(含電源) 635nm/3mW 1 台
加減圖像+干板夾 1 套
一維光柵+干板夾 1 套
傅里葉透鏡 2 套
毛玻璃 1 塊
擴束鏡 1 套
準直鏡 1 套
滑塊 6 個
一維位移架 1 個
二維位移架 1 個
四.實驗步驟:

圖2 實驗系統框圖
1、將半導體激光器放在光學實驗導軌的一端,打開電源開關,調節二維調整架的兩個旋扭,
使的從半導體激光器出射的激光光束平行於光學實驗導軌。
2、在半導體激光器的前面放入擴束鏡,調整擴束鏡的高度和其上面的二維調節旋扭,使的
擴束鏡與激光光束同軸等高。
3、在擴束鏡的前面放入準直鏡,調整準直鏡的高度,使的準直鏡與激光光束同軸等高。再
調整準直鏡的位置,使的從準直鏡出射的光束成近似平行光。
4、在準直鏡的前面搭建4f 系統。保持兩傅里葉透鏡與激光光束同軸等高。如實驗圖所示。
5、在4f 系統的輸入面上放入待加減圖像且待加減圖像裝在一維位移架上,頻譜面上放入
加減濾波器(一維光柵)且加減濾波器(一維光柵)裝在二維位移架上,輸出面上放入觀察
屏(毛玻璃)。
6、通過旋轉一維位移架上的旋扭,使的加減濾波器(一維光柵)發生位移,觀察毛玻璃上
的圖像的變化,直到在毛玻璃上出加減圖像為止。
五、實驗結果:
實驗中得到光學相加圖像如下:

得到光學相減圖像如下:
參考資料:
[1] 蘇顯渝等.信息光學(第二版)[M]. 北京:科學出版社,2011.06.
[2] 謝敬輝,趙達尊,閻吉祥.物理光學教程[M].北京:北京理工大學出版社,2005.
[3] 王正林,劉明.精通MATBAL7[M].北京:電子工業出版社,2007.
[4] 張平等.MATLAB基礎與應用[M].北京:北京航空航天大學出版社,2005.
[5]光學相干處理,光學圖像微分與加減實驗報告。

㈢ 用MATLAB實現光學問題的程序

  1. 你對照單縫衍射光強分布公式看這個程序,就簡單了,程序中用image函數模擬繪制衍射圖樣,用plot函數繪制光強;

  2. 沒有主函數,程序前部分生成模擬單縫衍射所需要的光強分布數據(51個點數據),後部分是用image,plot兩個函數(MATLAB自己的)模擬圖像;

  3. 用subplot將圖形窗口分成兩塊,第一塊模擬繪制衍射圖樣,第二塊用plot函數繪制光強。

  4. 關鍵語句,我在後面進行了注釋!


lam=500e-9;

a= 1e-3; f=1;

xm= 3*lam*f/a;

nx= 51;

xs=linspace(-xm,xm,nx);%在-xm到xm之間均勻產生51個數據

np=51;

xp=linspace(0,a,np);%在0到a之間均勻產生51個數據

%以上語句創建若干變數,與特定公式有關

for i=1:nx

sinphi= xs(i)/f;

alpha=2*pi*xp*sinphi/lam;

sumcos=sum(cos(alpha));

sumsin=sum(sin(alpha));

B(i,:)=(sumcos^2+sumsin^2)/np^2;

end

%以上語句為for循環,計算51個位置的衍射光強,放在B向量中

N=255;

Br=(B/max(B))*N;%歸一化到對應像素灰度

figure(1);

subplot(1,2,1)

image(xm,xs,Br);%模擬衍射圖像

colormap(gray(N));

subplot(1,2,2)

plot(B,xs);%模擬單縫衍射光強

㈣ matlab的幾個干涉實驗模擬

function photo_diffraction
%光學衍射模擬 矩形
lmda=632.8e-9;% 波長
xmax=0.05;% 觀察屏所取范圍
a=1e-3;f=1;
ymax=xmax;
def=0.0001;
x=-xmax:def:xmax;
y=-ymax:def:ymax;
lenm=length(x);
lenn=length(y);
for m=1:lenm
for n=1:lenn
alpha=pi*x(m)*a/(lmda*f);%0.5*k*l*a;
beta=pi*y(n)*a/(lmda*f);%bb=0.5*k*w*b;
I(m,n)=((sin(alpha))/(alpha))^2*((sin(beta))/(beta))^2;
end
end
I=I/(max(max(I)));
[X,Y]=meshgrid(x,y);
figure
mesh(X,Y,I);
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel(' 光強');
rotate3D
hold on
figure
imshow(255*I);
xlabel('x');
ylabel('y');
%---------光學衍射模擬 單縫------------
clear
lam=500e-9;
a= 1e-3; f=1;
xm= 3*lam*f/a;
nx= 51;
xs=linspace(-xm,xm,nx);
np=51;
xp=linspace(0,a,np);
for i=1:nx
sinphi= xs(i)/f;
alpha=2*pi*xp*sinphi/lam;
sumcos=sum(cos(alpha));
sumsin=sum(sin(alpha));
B(i,:)=(sumcos^2+sumsin^2)/np^2;
end
N=255;
Br=(B/max(B))*N;
figure;
subplot(1,2,1)
image(xm,xs,Br);
colormap(gray(N));
subplot(1,2,2)
plot(B,xs);
%--------光學衍射模擬 多縫--------------
clear
lam=500e-9;N=2;
a= 2e-4;z=5;d=5*a;
xm=2*lam*z/a;y0=xm;
n=1001;
x0=linspace(-xm,xm,n);
for i= 1: n
sinphi=x0(i)/z;
alpha=pi*a*sinphi/lam;
beta=pi*d*sinphi/lam;
B(i,:)=(sin(alpha)./alpha).^2.*(sin(N*beta)./sin(beta)).^2;
B1=B/max(B);
end
NC=255;
Br=(B/max(B))*NC;
figure;
subplot(1,2,1)
image(y0,x0,Br);
colormap( gray(NC) );
subplot(1,2,2)
plot(B1,x0);
%--------光學衍射模擬 圓孔--------------
clear
lam=500;% '請輸入光的波長:')
lam=lam*1e-9;
a=2e-3;
f=1;
m=200;
ym=2000*lam*f;
ys=linspace(-ym,ym,m);
xs=ys;
n=255;
for i=1:m
r=xs(i)^2+ys.^2;
sinth=sqrt(r./(r+f^2));
x=2*pi*a*sinth./lam;
hh=(2*BESSELJ(1,x)).^2./x.^2;
b(:,i)=(hh)'.*5000;
end
figure
subplot(1,2,1)
image(xs,ys,b)
colormap(gray(n))
subplot(1,2,2)
b(:,m/2);
plot(ys,b(:,m/2))

㈤ matlab編程模擬光學實驗

本人從日本回來,單位要求評估一下virtuallab這個軟體。本人從事衍射光學設計,在日本和Virtuallab的日本代理有很多的交流,得知這個軟體在日本和美國都賣不動,基本上沒有人願意使用這個軟體,本人試用了多次,總結其原因如下: E5w;75,
1. 建模能力有限 ,不能支持CAD文件的導入;很多的面型需要編程來實現,採用C#和VB的編程方式反而沒有matlab等數學軟體編程方便。 <Dd>- K
2. 光學元件類型有限,沒有反射鏡模型,就是說不能考慮反射鏡的模型;不能傾斜和偏心;在光柵工具只能考慮透射場;沒有棱鏡模型。 <h/%jM>9/
3. 此軟體號稱做衍射光學元件很強,可是仔細一看,只有傅里葉迭代的優化演算法,居然沒有常見的模擬退火和遺傳演算法-----。 0f^{Rp6
4. LED整形,只有微機構光柵模型,沒有微結構棱鏡和微結構的mirror模型,也就是用來能看看。 V)j[`,M:
5. 所謂的激光工具只是一個擺設,激光的簡單的模型都不能分析。 A*EOn1hN
6. 光柵工具的光源只能用理想的平面波;不能考慮反射場。 FEaT}/h;
7. 沒見到號稱所有的模擬技術都整合在一起,卻是只見到幾種簡單的模擬技術,甚至沒有FDTD演算法。
-----------------不一一例舉了----- J
綜上所述,此軟體只是適合於高校的教學演示使用。相比而言,沒有matlab方便以及適用面廣泛,沒有能應用的實用價值。 <kak9 6A
回到國內,發現很多的研究所(如上海光機所和長光所)和高校(如南京理工和長春理工)均買了這個軟體,而且價格很貴,聽說要上100W了,在中國的報價比在美國和日本等地方的價格要高出很多倍,相信大家都懂這是什麼原因。如此軟體在歐美,使用者基本上沒有,在中國卻發揚光大。不知道國內的購買者用來做什麼,難道需要這么貴的軟體來進行教學演示嗎?由此可知,軟體本身的功能並不是重點,在這種交易後面的東西才是重要。一個願意買,一個願意賣,中間各得好處。本人有日本和美國的報價單,價格和國內相比,相差6倍左右,如此不堪一用的軟體,居然能夠在國內如此高價出售,大家都知道其中的原因。在這個軟體所有的功能,本人通過自編程序或者matlab編程均可以實現。 Y@UkP+{f=
國內的購買者再怎麼差勁,不至於讓人如此欺騙吧--------

㈥ MATLAB 如何模擬線光源

我看到過一篇優秀碩士論文,是光學模擬

基於Matlab的光學實驗模擬

不知道你有條件下到沒,沒條件的話可以留郵箱,我發給你

可以將線光源離散成多個離散的點光源的疊加,離散球面波的輻射
隨便編了點,看看這個能不能符合你的要求:

clc
clear
lambda=586.3e-9;
k=2*pi/lambda;
phi=linspace(0,2*pi);
theta=linspace(0,pi,50);
[tt,pp]=meshgrid(theta,phi);
rf=10*lambda;
[xx,yy,zz]=sph2cart(pp,pi/2.*ones(size(tt))-tt,rf.*ones(size(tt)));
xs=linspace(-10,10,200);
ys=0;zs=0;
E=zeros(size(tt));
for m=1:length(phi)
for n=1:length(theta)
for xn=1:length(xs);
r=sqrt((xx(m,n)-xs(xn))^2+(yy(m,n)-ys)^2+(zz(m,n)-zs)^2);
E(m,n)=E(m,n)+exp(1i*k*r)/r;
end
end
end
surf(xx,yy,zz,E.*conj(E))

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