• 光瞳和光阑
• 点扩散函数PSF和调制传递函数MTF
• 波前Wavefront
• 相位屏
• 惠更斯-菲涅尔原理
• 高斯谢尔模型 (GSM) 光束
• 偏振移位键控技术 (PolSK)

光瞳和光阑

Pupil: 光瞳（pupil）是一个黑色开口，光通过它进入光瞳。你可以把它看作是相机中的光圈，控制着多少光线可以进入镜头。当光线充足时，光瞳会收缩，减少光线进入；当光线不足时，光瞳会扩大，让更多光线进来。

光阑和光瞳都是光学系统中的重要概念。虽然它们有时被用来指代类似的概念，但在严格的技术语义上，它们有明显的区别：

• 光阑 (Aperture)：光阑是光学系统中用于限制光束通过的开口或孔洞。这可以是一个物理的元件，如相机镜头的光圈，或者是光学系统内部结构产生的虚拟开口。光阑的大小和形状会影响到通过系统的光量和光束的形状。

• 光瞳 (Pupil)：光瞳是指从光学系统的前或后看到的光阑的像。换句话说，光瞳就是观察者实际看到的光阑。例如，在相机镜头中，当你直接看向镜头时看到的那个黑色圆圈就是光瞳。光瞳的大小决定了通过镜头的光束量。

简单来说，光阑就像是光学系统的“门”，控制着光的进入，而光瞳就是我们实际看到的那个“门”。

这两者的区别在于，光阑是物理存在的，而光瞳可能是虚拟的，取决于观察者的观察位置。例如，当你远离一个窗户看时，窗户看起来很小；当你靠近窗户看时，窗户看起来很大。但无论你在哪里看，窗户的实际大小（即光阑）并没有改变，改变的只是你看到的窗户的大小（即光瞳）。

点扩散函数PSF和调制传递函数MTF

Point Spread Function (PSF): 点扩散函数是一种描述光学系统如何响应一个点光源的函数。简单来说，当一个点光源通过一个光学系统（如望远镜、显微镜、相机等）时，由于各种因素（如透镜的不完美，光的散射和衍射等），这个点光源在成像平面上会被“模糊”或“扩散”成一个光斑，而非一个完美的点。点扩散函数就是描述这个“扩散”或“模糊”程度的函数。

Modulation Transfer Function (MTF): 调制传递函数是用于描述光学系统对于空间频率（也就是图像的细节）的响应的度量。简单来说，它告诉我们系统在不同级别的细节上的性能如何。比如，一个高质量的相机或望远镜在高空间频率（即细节丰富）的图像上可能有很好的性能，能够清晰地显示出图像的细节，这就意味着它的MTF高。反之，如果一个系统的MTF低，那么它在细节丰富的图像上的性能可能就较差。

波前Wavefront

Wavefront: 在物理学中，波前（wavefront）是指同一波动（如光波、声波、电磁波等）中相位相同的点构成的面。想象你在水面上扔一块石头，石头落水产生的涟漪就形成了一个个同心圆，这些同心圆就类似于波前，它们表示的是水波在同一时间到达的位置。在光学中，光的波前通常被描述为光的传播方向垂直的平面。如果光源是一个点光源，那么波前就像是一个个膨胀的球壳；如果光源是无限远的平行光（比如太阳光），那么波前就是平面。

相位屏

Phase Screen："相位屏"（Phase Screen）模型是大气和其他介质中的光学传播研究中的一个重要工具。这种模型主要用于描述光波通过含有随机不均匀性的介质时产生的相位延迟。对于大气光学，这种不均匀性通常是由于大气中随机的折射率波动，这种波动是由温度和压力的小范围变化引起的。

在这种模型中，介质被看作是一系列的二维“屏幕”，每个屏幕都会引入一定的相位变化。这些屏幕通常被假设为平均折射率是恒定的，但是折射率的微小变化会导致经过的光波的相位在空间上产生随机的变化。这就像光通过一系列微妙的镜子，每个镜子都会以不同的方式稍微扭曲光的波前。

相位屏模型的一个关键参数是所谓的结构常数（通常用Cn^2表示），它描述了折射率波动的强度。这个参数决定了通过相位屏后的光波的统计特性，包括其相位结构函数和功率谱。

实际上，相位屏模型是一个简化的模型，它忽略了多屏幕之间的相互作用，以及光的散射和吸收等效应。然而，尽管这些限制，相位屏模型在对大气光学效应的理解和预测中仍然非常有用。

惠更斯-菲涅尔原理

惠更斯-菲涅尔原理是光学中描述光波传播的一种理论。它是由荷兰物理学家惠更斯和法国物理学家菲涅尔分别在17和19世纪提出和发展的。

1. 惠更斯原理：每一点上的光波都可以看作是一系列新的光源，这些新的光源向所有方向发出球面波，这些球面波叠加在一起形成新的波前。

2. 菲涅尔原理：菲涅尔在惠更斯原理的基础上加入了干涉的概念，解释了光在不同介质之间的反射和折射现象。然后，菲涅尔在此基础上引入了干涉的概念。菲涅尔原理是用来解释光在两种不同介质界面上的反射和折射现象的。
   菲涅尔原理基于惠更斯原理，它考虑了相干光源的干涉效应。当光遇到两种不同的介质（比如从空气进入到水中）时，部分光会被反射，部分光会被折射。菲涅尔原理就是用来计算这两部分光的强度的。

简单来说，惠更斯-菲涅尔原理就是描述光波如何以波的形式传播，以及如何在遇到新的介质时发生反射和折射。

高斯谢尔模型 (GSM) 光束

高斯谢尔模型是一种描述光束传播特性的数学模型。在这个模型中，光束被假设为一系列的高斯模式叠加在一起，每个高斯模式都可以独立地沿光轴传播。这种模型特别适用于描述激光束，因为激光束的光强分布通常可以用高斯函数来很好地近似。

偏振移位键控技术 (PolSK)

偏振移位键控技术是一种光通信中的调制技术。在这种技术中，信息被编码到光波的偏振状态中。

具体来说，偏振移位键控技术使用的是光的两个正交偏振状态（例如，垂直偏振和水平偏振）。通过改变光源的偏振状态，可以将二进制数据（0和1）编码到光波中。

例如，我们可以约定，当光源处于垂直偏振状态时，表示二进制“0”，当光源处于水平偏振状态时，表示二进制“1”。这样，通过改变光源的偏振状态，就可以将二进制数据编码到光波中，然后通过光纤等媒介进行传输。