隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)走進(jìn)了現(xiàn)代教育教學(xué)的體系。 ＭＡＴＬＡＢ軟件具有強(qiáng)大的圖像處理與數(shù)值計(jì)算功能，通過建模和編程可以對在實(shí)際操作時存在困難的光學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真模擬，能使學(xué)生較好地預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，理解 實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)，復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。 人們運(yùn)用ＭＡＴＬＡＢ對光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了許多研究，但是依然 存在很多缺陷如沒有圖形用戶界面、無法隨意調(diào)節(jié)參數(shù)、缺少激光類實(shí)驗(yàn)仿真、 無法脫離ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境運(yùn)行等。針對這些缺陷，本文對各光學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了全面、 系統(tǒng)的仿真模擬，研制出了包括基礎(chǔ)光學(xué)中干涉和衍射、信息光學(xué)中的光學(xué)圖像 處理以及激光實(shí)驗(yàn)在內(nèi)的可擴(kuò)展性、可移植性強(qiáng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真平臺。
  具體內(nèi)容如下：
（１）基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真。在光的干涉的基本理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)各干涉實(shí)驗(yàn) 裝置建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型并給出了算法流程，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)拍實(shí)驗(yàn)、球面波光源 垂直以及平行觀察屏干涉實(shí)驗(yàn)、楊氏雙縫和楊氏雙孔干涉實(shí)驗(yàn)以及等傾等厚干涉 實(shí)驗(yàn)的仿真，并進(jìn)一步討論了光源為復(fù)色光時的仿真實(shí)現(xiàn)。在菲涅爾及夫瑯和費(fèi) 衍射的基本理論的基礎(chǔ)上，建立了衍射仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型，分析了各種不同形 狀孔徑下的夫瑯禾費(fèi)衍射及菲涅耳衍射的衍射圖樣及其強(qiáng)度分布，并實(shí)現(xiàn)了對光 柵衍射的仿真。
（２）信息光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真。分析了４ｆ相干光學(xué)成像系統(tǒng)的工作原理，并以此建 立了空間濾波仿真算法，實(shí)現(xiàn)了低通、高通、帶通和方向?yàn)V波仿真實(shí)驗(yàn)。隨后簡 要分析了圖像的邊緣檢測、特征提取、圖像增強(qiáng)的基本方法并進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。
（３）激光實(shí)驗(yàn)仿真。分析了高斯光束、自再現(xiàn)模、激光鎖模的原理及其相應(yīng) 的理論推理過程，據(jù)此提出了利用ＭＡＴＬＡＢ來實(shí)現(xiàn)仿真的基本思路和仿真算法 并進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。zui后通過設(shè)置不同參數(shù)對仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析，并與理 論及實(shí)際情況相比較，得到了很好的驗(yàn)證。
（４）仿真光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)建。分析了選用ＭＡＴＩ．ＡＢ的ＧＵＩＤＥ作為開發(fā)環(huán) 境的原因，討論了圖形用戶界面設(shè)計(jì)原則及制作步驟，在此基礎(chǔ)上制作了界面簡 潔美觀、可擴(kuò)展性強(qiáng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真平臺，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)參數(shù)的靈活設(shè)置，具有良 好的人機(jī)交互功能，zui后進(jìn)行了ＭＣＣ編譯，生成了可以脫離ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境運(yùn)行的獨(dú)立可執(zhí)行文件。