[发明专利]一种基于变换材料的光学分数阶傅里叶变换的装置和设计方法

摘要

本发明是一种基于变换材料的光学分数阶傅里叶变换的装置和设计方法，属于变换材料和光学分数阶傅里叶变换信号处理领域。本装置主要基于传统GRIN透镜扩大输入面，保持输出面不变或缩小，通过保角变换等方法获得其与传统GRIN透镜的变换关系，再利用变换材料的方法获得本装置的折射率的共形变换装置；本方法的步骤为：1在传统GRIN透镜的基础上保证透镜输出面和透镜厚度不变，弯曲透镜且角度在0度和360度之间；2保持透镜输出面不变，拉伸透镜至各点各向同性；3利用变换材料的方法计算本装置的材料参数。本装置在输入低调频率chirp信号的情况下具有低测量误差和高分辨率；本装置为各向同性材料，有利于工程制备。

主权项

一种基于变换材料的光学分数阶傅里叶变换的装置和设计方法，其特征在于：核心思想是：以介质的特性作为手段完成对光场的控制，具体主要是基于光波在介质中的传播的性质，当预先知道输入chirp信号在分数阶傅里叶变换装置中的处理效果，即明确其光场分布，则可以利用变换材料的方法确定装置的介质参数，从而达到预期的光场分布；一种基于变换材料的光学分数阶傅里叶变换的装置和设计方法，包括分数阶傅里叶变换透镜的装置和装置的设计方法，其中，基于变换材料的分数阶傅里叶变换透镜的装置，简称本装置，本装置的设计方法，简称本方法；其中，本装置主要包括输入面、基于变换材料设计的二次折射率透镜和输出面；本装置中基于变换材料设计的二次折射率透镜，简称透镜；输入面是输入信号进入二次折射率透镜的入射面，由于本装置是基于变换材料的原则，虽然本装置的输入面与原始的GRIN透镜输入面相比，形状发生了拉伸与改变，但在数学意义与物理意义上，本装置的输入面的点与原始的GRIN透镜输入面为一一对应的关系；本装置中透镜与传统的GRIN透镜相比，通过变换材料的方法，改变传统的GRIN透镜中原有的轴向与径向梯度折射率的分布，使透镜的折射率呈类似于环状分布，主要表现为从输入面到输出面，透镜折射率依次呈环状增大，并在此过程中透镜的环状折射率分布所形成的环形半径逐渐减小；透镜折射率的改变导致了光在透镜的传播路径的改变；本装置在满足折射率分布的情况下，其形状可以不受本装置示出形状的限制；在信号输入到本装置的输入面，进入透镜后，在透镜中是一个分数阶傅里叶变换的过程，最终在输出面形成一个阶次为1的输入信号的分数阶傅里叶变换，即为普通的傅里叶变换，在透镜内部则形成了阶次不同的输入信号分数阶傅里叶变换；本装置是在传统的二次折射率透镜的基础上扩大输入面，保持输出面不变或缩小的共形变换，本装置可以通过复变函数的保角变换等方法推导出本装置和传统二次折射率透镜的变换关系，再利用变换材料的方法获得本装置的折射率；输出面：即频谱面，输入光学信号经过二次折射率透镜之后，出射波为输入波的一个傅里叶变换信号。