公元前4世纪 公元前3世纪到公元17世 纪中叶 17世纪初至19世纪末 19世纪60年代 19世纪80年代
20世纪上半叶
20世纪40年代至 60年代 20世纪60年代以来
1、傅里叶光学的发展历史
5）现代光学发展的三件大事
✓ 1948年，全息术的诞生，物理学家第一次精确地拍摄下一张立体的物体 像，它几乎记录了光波所携带的全部信息 (这正是“全息”名称的来历)！ ✓ 1955年，科学家第一次提出“光学传递函数”的新概念，并用它来评价 光学镜头的质量。 ✓ 1960年，一种全新的光源-激光器诞生了，它的出现极大地推动了相关学 科的发展。
2、傅里叶光学的研究内容和研究方法
1）傅里叶光学基于傅里叶变换的方法研究光学信息在线性系统中的 传递、处理、变换与存储等。 2）傅里叶光学主要的研究内容包括： ✓光在空间的传播（衍射和干涉问题） ✓光学成像（相干与非相干成像系统） ✓全息术（包括计算全息） ✓光学信息处理（相干滤波、相关识别等） ✓光学变换、光计算、光学传感等 3）傅里叶光学主要的研究方法：
傅里叶光学 Fourier Optics
薛常喜 光电工程学院
1、傅里叶光学的发展历史
1）光学是一门古老的学科，主要研究光波的本性、光 波
的传播以及光与物质的相互作用。 2）光学的发展历史可以追溯到公元前5世纪，到目前 已经
有2000多年的历史，并逐渐在物理学中形成了一门 独立
的基础学科。 3）光学的发展历史可以看成是人们对光本性认识的历
史，以及人们利用光学技术推动社会不断进步的历 史。 4）在整个发展历史中，光学也从经典光学发展到现代
光学的发展历程
第一阶段：17世纪 中叶之前
经典光学的早期发 展阶段
【几何光学】
第二阶段：17世纪中 叶至19世纪
经典光学的快速发展 阶段【波动光学】
✓触觉论、发射论 ✓直线传播、小孔成像、光 的反射和凹凸面镜反射成像 ✓Snell折射定律、费马原理
✓波动学说和粒子学说之争 ✓Maxwell电磁波理论 ✓迈克尔逊-莫雷以太实验
第三阶段：20世纪
现代光学的诞生及 发展阶段
✓量子力学、相对论、波粒 二像性、物质波理论
✓全息术、光学传递函数 及激光器的诞生
✓量子光学、傅里叶光学、 薄膜光学、集成光学、非线 性光学、光纤光学等现代光 学分支的诞生
公元前5世纪
6）20世纪50年代
✓数学、电子技术、通信理论与光学相结合，给光学引入了频谱、空间 滤波、载波、线性变换及相关运算等概念，从而形成了一门新的光学学 科—傅里叶光学！
✓傅里叶变换和通信中的线性系统理论使光学与通信在信息学领域统一起来，从 “空域” 走向“频域”。 ✓ 光学不再仅限于用光强、振幅和透过率的空间分布描述光学图像，也用空间频 率的分布变化描述光学图像。
傅里叶变换+线性系统理论
3、本课程的主要内容
课程内容安排
第一章 傅里叶变换 第二章 二维线性系统 第三章 标量衍射理论 第四章 透镜的位相调制和傅里叶变换性质 第五章 光学成像系统的频率特性 第六章 部分相干理论 第七章 光学全息 第八章 光学信息处理 第九章 激光散斑及其应用
从信息光学角度进一步阐述傅里叶光学
兴科学的发展，与应用光学相互渗透，相互交叉，产生了 一系列光学学科中新的生长点。
现代应用光学与光学工程就其范围来说，分为： ①光能量技术 ②光信息技术 1.光能量技术主要包括：照明工程；激光武器；激光加工； 太阳能利用等
2.光信息技术主要包括： A.光学量测试技术
它以光强、位相、波长、频率、旋光度等光信息的空间 分布和随时间的变化作为测试对象，或者将非光量信息转 换为光信息加以测量，如光谱分析、光度测量干涉计量、 莫尔条纹测量等等 B.光信息处理
它以信息光学为基础，用付里叶分析的方法研究光学成 像和光学变换的理论和技术；实现图像的改善和增强，图 像识别，图像的几何畸变与光度的规整和纠正，光信息的 编码、存储和成图技术，三维图象显示和记录，仿生视觉 系统，以及电、声等非光信号的光信息处理等等。 C.光纤通信
1、傅里叶光学的发展历史
6）20世纪60年代以来
✓ 由于激光器的应用，全息术获得了新的生命； ✓ 全息术和光学传递函数的概念结合，光学研究的内容和方法发生了改变
传统上，用光强、振幅的 空间分布来描述光学图像
现在，则把图像看作是由缓慢变化的背景、粗 的轮廓等比较低的“空间频率”成分和急剧 变化的细节等比较高的“空间频率”成分构成 的，用频率的分布和变化来描述光学图像。
信息分为两种类型：
1.能量传递和转换为特征
18世纪60年代的工业革命，以纺纱机和蒸汽机的发明为 先导。
2.信息科学的形成
20世纪中叶以来，随着自动控制，通讯，电子计算机的 迅猛发展。
从而认识到信息运动是物质运动总体的一个方面，它与 能量运动存在于统一的物质运动中。
信息的表现形式多种多样 例如：①人的语言是社会信息
②遗传密码是生物信息 ③计算机程序是技术信息 信息借助一定的物质作为载体才能存在、传递或变换， 同时必须伴有一定的能量。 信息的变换过程包括信息的接受，存、光的产生、传输、接收及光与物
质相互作用规律和特性的一门科学。 人们主要是从光的能量和信息两个侧面加以研究。 随着电子技术、半导体技术、计算机技术、信息论等新
“空域”
“频域”
✓ 傅里叶光学（又称信息光学）最终形成一个重要的学科分支。
7）随着计算机技术的发展，信息光学也获得了巨大发展，信息光学逐 渐发展成为集光学、计算机和信息科学相结合的一门技术，成为信息科 学的一个重要组成部分和现代光学的核心之一。
3、本课程的主要内容
1）课程将从三个方面介绍傅里叶光学的基本内容 一、信息光学的基础理论，包括傅里叶变换、线性系统 理论、标量衍射理论、传递函数理论等； 二、信息光学的主要应用，包括光学全息、计算全息、 空间滤波、光学相干和非相干处理等； 三、信息光学的最新发展动态，如激光散斑、分数傅里 叶变换等。 2）具体安排见下页
主要内容
1.引言——信息 2.光学信息光信息处理的优势 3.光信息处理发现的历史 4.光信息处理作为一个新的技术科学分支还远远没有达到成 熟和广泛实用阶段。 5.具体体现： 6.课程学习要求达到目的
一．引言——信息
科学技术是组成社会生产力的一个重要因素，社会生产 水平最终决定人类改造自然的能力和范围，也就决定了科 学技术工作的任务，性质和规模。