一、實驗目的
學習馬赫-曾特干涉系統的搭建和除錯,學習電定址液晶空間光調製器的原理、光學特性和操作,了解聯合傅利葉變換在光學上的實現及有關效應,體會光學資訊影象識別的優越性。
二、基本原理
1.聯合傅利葉變換功率譜的記錄
聯合傅利葉變換相關器（joint-fouriertransformcorrelator,jtc）簡稱聯合變換相關器，分成兩步，第一步是用平方記錄介質（或器件）記錄聯合變換的功率譜，如圖1所示。
圖中l是傅利葉變換透鏡，焦距為f.待識別影象（例如待識別目標、現場指紋）的透過率為f(x,y)，置於輸入平面（透鏡前焦面）xy的一側，其中心位於（-a,0）;參考影象（例如參考目標、檔案指紋）的透過率為g(x,y)，置於輸入平面的另一側，其中心位於（a,0）。用準直的雷射束照射f、g,並通過透鏡進行傅利葉變換。
在譜面(透鏡的後焦面)uv上的復振幅分布為
式中f、g分別是f,
g的傅利葉變換。如果用平方律記錄介質或用平方律探測器來記錄譜面上的圖形，得到
即聯合變換的功率譜。當f=g(兩個圖形完全相同)時，上式化作
亦即相同圖形聯合變換的功率譜為楊氏條紋。
2.聯合傅利葉變換功率譜的相關讀出
第二步是聯合變換功率譜的相關讀出，參見圖2。用傅利葉變換透鏡對聯合變換功率譜進行第二次傅利葉變換，在輸出平面（傅利葉透鏡的後焦面） 上得到
式中和分別是f和g的自相關，重疊在輸出平面中心附近，形成0級項，它們不是訊號。而和為兩個互相關項，即1級項，正是相關輸出，在輸出平面上沿ξ軸分別平移-2a和2a，因而與0級項分離。如果f和g完全相同,相關輸出呈現明顯的亮斑(相關峰)。
從物理光學的觀點來看，如果f和g完全相同，聯合變換的功率譜為楊氏條紋，其傅利葉變換必然出現一對分離的1級亮斑和位於中心的0級亮斑;如果f和g部分相同(例如現場指紋和檔案指紋),相關峰較暗淡,瀰散較大;如果f和g不同,相關輸出不呈現」峰」的結構。因而相關峰及其銳度是f和g是否相關以及相關程度的評價指標。
實驗光路圖
3、實驗步驟
1.調節雷射管夾持器，將he—ne雷射束1調節高度適中，水平（與檯面平行），作為主光軸（中心高）。
2.調整所有光學元件(分光光楔，反射鏡，空間濾波器，透鏡等等)的高度,使它們的中心與光軸重合,即共軸。
3.放置圓形可調衰減器2，調節光路中he—ne雷射束的強度（初始調光路的時候先調到最強）。
4.光束通過空間濾波器3進行擴束，並通過調節針孔進行濾波，使擴束形成亮度均勻柔和的圓光斑。
5.放置透鏡4進行光束準直。因為準直透鏡的焦距是180mm，所以該透鏡應放在針孔後180mm左右的位置，用白紙在準直透鏡後記錄一下光斑的大小，然後在較遠的位置再記錄一下光斑的大小，如果不一致需要前後調整一下準直透鏡的位置，直到遠近光斑大小基本一致。
6.放置可變光闌5到光斑中心，將光斑直徑大小限制為10mm左右。
7.用分光光楔6分成兩束，光路i（透射光）、ii（反射光）,使其互成直角。
1）在i光束中的調整
8.搭建馬赫-曾德干涉系統(如圖3-i光路)。該系統由兩個分光光楔7、12和兩個反射鏡9、8組成。
(a)通過分光光楔7分光，用反射鏡8、9分別反射到分光光楔12處，使兩束光合二為一。通過分別調節元件9、12的二維俯仰，使通過分光光楔12出射的兩束光（斑）在近、遠處都要重合在一起（比如調整反射鏡9俯仰使近處的光斑重合，那麼就要調整光楔12俯仰使遠處的光斑重合）。
9.在馬-曾干涉光路的兩個臂內分別放置兩片目標識別物板10、11，兩塊識別物板到分光光楔12的距離要相等，而且兩塊板的左右要相反（因為目標識別物10相對光楔12為鏡面反射）。
10.放置傅變透鏡13，距離識別物板11的距離為300mm（13的焦距）。
11.在傅變透鏡13的後焦面位置放置ccd14，並連線到已安裝影象採集卡的電腦15上，通過影象採集軟體觀測ccd14拍攝到的影象。分別將兩目標物識別板上的相同字元移動到光斑中，再把圓形可調衰減器2條街的衰減幅度大些，即可在電腦15上看到清晰的聯合傅利葉變換功率譜（楊氏條紋），如果分別將兩目標識別物板的不同字元移動到光斑中，則看不到清晰的功率譜（楊氏條紋）。
2）在ii光束中的調整
12.在本公司提供的空間光調製器17前後各放乙個偏振片16、18空間光調製器17需要得到電腦15的**訊號（需要乙個**訊號分頻器）。
13.在18後面放一傅利葉變換透鏡19,且透鏡19到空間光調製器17的距離為300mm（焦距）。
14.放置ccd20在傅變透鏡19的後焦面上，並連線到監視器21，此時如果是兩個相同字元作對比，則可在21上看到一對清晰銳利的相關峰點，否則相關峰的銳度變差（暗淡瀰散），相關峰可隨兩字元的相對移動而移動。
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