光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射。光波遇到障碍物以后会或多或少地偏离几何光学中直线传播定律的现象。几何光学表明，光在均匀媒质中按直线定律传播，光在两种媒质的分界面按反射定律和折射定律传播。

但是，光是一种电磁波，当一束光通过有孔的屏障以后，其强度可以波及到按直线传播定律所划定的几何阴影区内，也使得几何照明区内出现某些暗斑或暗纹。总之，衍射效应使得障碍物后空间的光强分布既区别于几何光学给出的光强分布，又区别于光波自由传播时的光强分布，衍射光强有了一种重新分布。衍射使得一切几何影界失去了明锐的边缘。

意大利物理学家和天文学家F.M.格里马尔迪在17世纪首先精确地描述了光的衍射现象，150年以后，法国物理学家A.-J.菲涅耳于19世纪最早阐明了这一现象。

光的衍射现象的观察和特点。衍射是一切波所共有的传播行为。日常生活中声波的衍射、水波的衍射、广播段无线电波的衍射是随时随地发生的，易为人觉察。但是，可见光的衍射现象却不易为人们所觉察，这是因为可见光的波长很短，以及普通光源是非相干的面光源。当用一束强光照明小孔、圆屏、狭缝、细丝、刀口、直边等障碍物时，在足够远的屏幕上会出现一幅幅不同的衍射图样。

中国科学院材料力学行为与设计重点实验室、安徽省高等学校精密科学仪器学重点实验室精密机械与精密仪器学系的科学家团队探索了标量衍射和矢量衍射的数学相似性，提出了一种高效的全路径计算方法。

标量衍射和矢量衍射都用高度灵活的Bluestein方法表示。计算时间大大缩短到亚秒级，比直接积分法快5个数量级，比FFT法快2个数量级。此外，编码和采样数可以任意选择，使该方法具有更高的灵活性。

最后，以前所未有的计算速度给出了一个典型激光全息系统的全光路跟踪，与实验结果吻合良好。该方法在光学显微镜、制造和操作等领域具有广泛的应用前景。

Bluestein方法是由L.Bluestein提出并由L.Rabiner等人进一步推广的一种高效方法，它是数字信号处理领域工程师们的一种很有前途的工具。Bluestein方法能够在任意频率下进行更一般的Fourier变换，并在全谱范围内提高分辨率，为我们提供了高分辨率和任意带宽的光谱缩放操作。这些科学家总结了Bluestein方法在标量和矢量衍射计算中的应用工作：

“我们重温并推导了傅里叶变换形式下标量衍射和矢量衍射的积分公式，然后利用布鲁斯斯坦方法以更灵活的方式完全取代傅里叶变换。在此基础上，用指定的编码和采样数来评估光学衍射。”

“给出了几个标量衍射和矢量衍射的代表性例子，以证明效率和灵活性的提高。此外，以前所未有的计算速度给出了光学全息系统的全光路跟踪。”他们补充说：“实验测量结果证实了这一点。”。

“为了适应光学计算的实际情况，对传统的Bluestein方法进行了一些重要的调整，包括复杂起点的定义和附加的相移因子，”科学家们强调道他们预测，提出的快速而灵活的光场恢复方法可以在光学显微镜、光刻和光学操作等领域得到广泛应用。

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