根据相干光成像振幅分布的近似计算理论,成像系统是线性空间不变系统,出射光瞳表征的传递函数定义为几何光学像频谱的滤波器。基于能够准确计算像光场振幅及相位分布的理论,指出成像系统不是线性空间不变系统,从而将传递函数的物理意义定义为几何光学像经过特定距离进行菲涅耳衍射的空间滤波器。通过单透镜相干光成像和数字全息成像的模拟和光学实验,验证了传递函数新定义的正确性。

傅里叶叠层显微成像技术(FPM)是一种新型显微成像技术,该方法巧妙地结合了相位恢复算法和合成孔径的理念,解决了大视场与高分辨率难以兼备的问题。在传统计算中,往往将FPM成像过程近似为相干成像,即将LED视为点光源,进而相干传递函数作为最优解的频谱支持域约束。但是,严格来说,LED是扩展的非相干光源,因此这种不恰当的近似会降低重构图像质量。为此,通过探究FPM系统的相干性,提出了一种新的传递函数——基于贝塞尔函数加权的切趾相干(B-AC)传递函数作为支持域约束的方法,实验结果证明,B-AC约束更适配于FPM成像系统,可以明显减少相干传递函数约束时产生的振铃效应,使得重构图像质量和鲁棒性优于相干传递函数和切趾相干传递函数约束。

在相干光成像研究中,相干传递函数是考查相干光成像质量的基本依据。目前的相干传递函数是在特定的近似条件下定义的,因此,基于相干传递函数建立的单透镜系统成像公式只能近似计算像光场的振幅分布。像光场的振幅和相位是同等重要的物理量,对单透镜成像系统进行研究,建立了理想像及像平面附近像光场复振幅分布的准确计算公式,给出了离焦像场的振幅和相位分布的计算方法,并进行了实验验证。

在弱物体近似下从成像系统角度对光学相干层析测量技术进行了理论研究。分析了该技术测量样品纵深结构时图像的形成机理，结果表明它相当于一复振幅线性平移不变系统，从而可用相干传递函数描述系统性能。所得相干传递函数表明系统具有低通特性，半峰值带宽Δｋ＝2Δλ/λ2。由于物体频谱整体平移了1/λ，测量的是纵向结构的高频信息。本文的工作为定量分析光学相干层析对未知结构的测量结果及进一步提高空间分辨率提供了理论基础。

在旋转对称高分辨电子显微系统部分相干传递函数理论的基础上进一步分析和计算了带有像散的非旋转对称系统的部分相干传递函数,并与带有像散的非旋转对称系统的相干传递函数以及旋转对称系统的部分相干传递函数作了比较.

本文基于自由空间的部分相干传递函数对效应提出了新的解释模型,给出了描述Lau条纹强度分布的普遍公式,它适用于任意周期性的振幅或位相型物体,对于几种典型周期性物体分析了Lau条纹产生的条件及输出强度.给出了不同周期的矩形光栅产生Lau效应的实验结果.