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1、D3 如何在如何在 MATLAB7.X 环境下运行环境下运行 M 文件文件 MATLAB 是科学界及教育界广泛使用的软件，现在已经发展成一种高度集成的计算机编程语言。MATLAB 提供了强大的科学运算功能、灵活的程序设计流程、高质量的输出图像以及与其它程序和语言便捷接口的功能。为便于读者学习，这里以 LIM1.m 文件为例，简明表述在 MATLAB7.0 版本下如何运行程序，获得需要计算的结果。 1、 LIM1.m 文件的运行文件的运行 将本书所附光盘上“光盘”文件夹拷贝到 U 盘（或计算机硬盘某一文件目录下） ，在安装了 MATLAB7.0 版本的计算机上启动 MATLAB 软件后，将出现图
2、 D3-1 的对话框。 图 D3-1MATLAB7.0 启动后的界面 运行 LIM1.m 文件的步骤如下： （1）用鼠标左键点击打开文件的快捷键，这时，屏幕上将跳出选择及打开文件的对话框（图 D3-2） 。 （2）在跳出对话框选中 LIM1.m 文件（见图 D3-2） 。 （3）用标左键双击选中的 LIM1.m 文件，这时将跳出 M 文件编辑框并在文件框内显示出已经调入的 LIM1.m 文件（图 D3-3） 。 （4）用鼠标左键点击 M 文件编辑框上执行程序的快捷键，程序即开始运行。由于程序运行时首先要调入物平面光波场图像，这时，运行界面上将跳出“输入初始图像”的对话框1（见图 D3-4） 。
3、 （5）选中光盘所带的文件“mola.bmp” ，用鼠标左键双击选中的文件。这时，已经被其它对话框遮盖的图 D3-1 页面将出现在显示屏项层，并提示需要输入“衍射距离 z0” 。 （6）由于程序选择的长度单位为毫米，输入 1500 后，按回车键，输入参数的对话框提示输入“初始物光场宽度 L0” 。再输入 20 后的屏幕图像如图 D3-5。 （7）再次按回车键，程序开始进行衍射计算。计算结束时，显示屏上跳出衍射场的强度图像（图 D3-6a） 。为比较衍射对初始光波场强度分布的畸变，本程序还显示了初始光波场强度分布图像（图 D3-6b） 。 D3-2 选择及打开文件的对话框 2图 D3-3，调入
4、LIM1.m 文件的 M 文件编辑框。 图 D3-4，输入初始物光场的对话框。 3D3-5， 执行 LIM1.m 文件时输入参数的对话框界面 （a）衍射场强度图像 （b）初始光波场强度图像 D3-6， 衍射计算结果 2、更换输入参数执行、更换输入参数执行 LIM1.m 文件文件 根据本书第 3 章 3.2.1. 对菲涅耳衍射积分 S-FFT 算法的讨论，计算结果的物理尺寸是衍射距离、光波长以及取样数的函数。因此，尽管拥有一个正确的 S-FFT 计算程序，在理论指导下合理的使用是必须的，否则容易出现不便使用甚至错误的结果。例如，令初始物光场的宽度分别为 10mm、30mm，图 D3-7a、b 分
5、别给出 LIM1.m 的执行结果（见本书附录 1图 A1-2） 。根据 3.2.1.，图 D3-7a 的计算参数在理论上能保证获得正确的衍射场振幅分布。4但是，由于初始场宽度 L0 选择较小，计算后观测平面的宽度较大，使衍射图像局限于输入图像中央的很小的区域，不便于实际使用。而图 D3-7b 的计算中，由于初始场宽度 L0 选择较大， 表示成傅里叶变换形式的菲涅耳衍射的积分号前方相位因子虽然能够正确取样， 但是，由于积分运算中被变换函数不能正确取样， 严重频谱混叠效应使振幅分布严重畸变而形成错误的结果。 （a）L0=10mm，L=40.8576mm （b）L0=30mm，L=13.6192mm
6、 （N N=512 512， =532nm，z0=1500mm） 图图 D3-7 初始场宽度初始场宽度 L0 对对 S-FFT 衍射计算结果的影响衍射计算结果的影响 基于 LIM1.m 程序，读者不难研究取样数及衍射距离等参数对计算结果影响，加深对S-FFT 计算方法的理解，这里不再讨论。 参照 LIM1.m 程序的运行步骤及附录 1 对另外几个 M 文件的描述，读者不难运行本书提供的其余 M 文件。 3、LIM1.m 程序的功能扩展程序的功能扩展 在运行示例程序 LIM1.m 中，为较形象地显示衍射效应对初始物光场的畸变，我们将初始物光场视为是平面波照射一“梦娜丽莎”名画透光屏后的透射场。事实上，该程序可以对任意给定的初始光场均进行衍涅耳衍射计算。读者不但可以调入其它图像观测衍射计算结果，而且，可以基于该程序，在图 D3-3 的 M 文件编辑框上对文件进行修改，形成使用衍射的 S-FFT 计算完成实际研究工作的新程序。 为能在 M 文件的编辑环境下修改或开发衍射计算的程序，必须遵从 MATLAB 的 M 文件语言编程规律。由于本书仅将 MATLAB 软件作为科学计算工具进行使用，不再对MATLAB 软件进行介绍。为能基于本书提供的 M 文件深入进行与衍射计算相关的研究，对于不熟悉 MATLAB 软件的读者，选择合适的教材学习 MATLAB 软件的使用知识是必须的。 5
