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1993年Mendlovi和Ozaktas等人首次将分数傅立叶变换引入光学,并给出了其物理解释和光学实现的基本模式之后,分数傅立叶变换作为一种新的数学方法和研究非稳态信息的手段,在图像加密、神经网络、空间滤波、透镜设计、光学测量等领域成为及其有效的数学工具。2004年Haldun等人将分数傅里叶变换应用于部分相干光场的研究,之后分数傅里叶变换在部分相干场中得到了广泛的应用。然而分数傅里叶变换在部分相干场成像系统的研究,尚未见详细完整的报道。
本文首先概述了描述部分相干场的基本物理量及各物理量之间的联系,并在瑞利一索末非衍射理论基础上推导了准单色场中互相干函数、互强度的衍射公式。其次,在准单色场中互强度衍射理论的基础上,借助Lohmann提出的分数傅里叶变换的单透镜模式实现了互强度的分数傅里叶变换,并论证了在两种极限情况下,即在完全相干光源辐射的场中互强度的分数傅里叶变换还原为复振幅的分数傅里叶变换;在完全非相干光源辐射的场中,当光源本身线度及观察区域线度比两者距离小得多时,可通过光源强度分布的归一化分数傅里叶变换实现观察区域上的复空间相干度,并用计算机模拟验证了结论的可靠与可行性,本结论对部分相干场中成像系统的研究,及光学信息传递、信息处理等应用领域具有实用价值。