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MATLAB 光学仿真与 4f 系统数值模拟：从菲涅尔衍射到透镜传递函数的探索
一、引言
光学仿真在科技领域中扮演着重要的角色，特别是在光学系统设计和性能评估方面。MATLAB 作为一
种强大的科学计算软件，被广泛用于光学仿真。本文将探讨使用 MATLAB 进行光学仿真，特别是 4f
系统的数值模拟，以及菲涅尔衍射函数和透镜的传递函数的应用。
二、菲涅尔衍射函数
菲涅尔衍射函数是描述光波在空间中传播并发生衍射现象的数学模型。在光学仿真中，菲涅尔衍射函
数是非常重要的概念，它描述了光波经过特定形状的物体或结构后产生的衍射效应。
三、MATLAB 光学仿真
在 MATLAB 中，我们可以使用编程语言对光学系统进行仿真。通过编写程序，我们可以模拟光波在空
间中的传播、衍射和干涉等现象。这可以帮助我们更好地理解和分析光学系统的性能。
四、4f 系统数值模拟
4f 系统是一种常见的光学系统，其特点是系统中包含四个透镜或相似的光学元件，这些元件之间由四
个焦距构成。在 MATLAB 中，我们可以对 4f 系统进行数值模拟，包括系统的建立、光路设计、光线
传播和成像等过程。这有助于我们理解和优化系统的性能。
五、透镜的传递函数
透镜的传递函数描述了透镜对光波的传输特性。在 MATLAB 中，我们可以根据透镜的传递函数编写程
序，模拟透镜对光波的影响。通过分析透镜的传递函数，我们可以更好地理解透镜的性能和特点。
六、衍射数值计算与卷积定理
衍射是光波在空间中传播时的重要现象之一。在 MATLAB 中，我们可以通过数值计算来模拟光波的衍
射过程。卷积定理是一种重要的数学工具，可以将菲涅尔衍射函数转换为二维傅里叶变换的形式。通
过使用卷积定理，我们可以更方便地进行衍射数值计算。
七、结论
本文介绍了使用 MATLAB 进行光学仿真的方法和技巧，特别是 4f 系统的数值模拟和菲涅尔衍射函数
的应用。通过使用 MATLAB，我们可以更好地理解和分析光学系统的性能，优化系统的设计。同时，
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