相关器的特性变化规律对其实际应用中参数的设定具有重要的指导意义。针对基于比累对切透镜的联合菲涅耳变换相关器, 通过数值仿真详细分析了比累对切透镜缝宽变化对相关器输出特性和空变特性的影响。结果表明, 比累对切透镜缝宽能一定程度地控制联合菲涅耳变换功率分布的有效面积、相关峰的尖锐度及其空变特性的敏感度。实验采用纯相位空间光调制器编码比累对切透镜相位掩模替代实体透镜的方式搭建了相关器, 实验结果与仿真结果一致性好, 进一步验证了上述结论的正确性。

使用纯相位空间光调制器编码线性相位掩模，实现了联合菲涅耳变换相关器。为分析空间光调制器相位调制误差对相关器相关性能的影响，数值模拟了不同相位调制误差下的相关输出，结果表明相位调制误差越大，相关器相关峰值越低，且相关峰半高宽越大。与双光楔联合菲涅耳变换相关器进行了实验对比，由于空间光调制器的相位调制精度低于光楔器件，实验结果表明双光楔联合菲涅耳变换相关器具有更高的相关峰值和更小的半高宽，与数值模拟结果相符。

使用纯相位空间光调制器编码线性相位掩模, 实现了联合菲涅耳变换相关器。单色平面波照明下, 通过线性相位掩模对参考图像和目标图像进行调制。在菲涅耳衍射场中心重合的平面上, 由CCD记录得到参考图像与目标图像的联合菲涅耳变换功率分布(JFTPD)。将联合菲涅耳变换功率分布输入光学傅里叶逆变换系统, 经光学傅里叶逆变换后在输出面上得到相关点。数值模拟和实验结果表明, 相关器输出尖锐的相关峰, 且相关峰值对参考图像与目标图像的相对位置比较敏感; 当参考图像与目标图像间距分别改变-30 pixel和+40 pixel时, 相关峰值分别下降至23%和48%。

为提高光学图像加密系统的安全性, 利用双光楔联合菲涅耳变换相关器和矢量分解设计了一种非线性光学图像加密系统。通过矢量分解将原始图像分解为两个相位模板, 其中一个相位模板f1(x)放置于双光楔联合菲涅耳变换相关器物窗口实现图像加密; 携带另一相位模板f2(x)信息的光束与解密系统输出的携带f1(x)信息的光束相干叠加得到解密图像。数值模拟了加密系统的加、解密过程, 对于灰度图像和二值图像, 当光楔楔角为1.8°和相位模板f1(x)与密钥k(x)的中心间距为18 mm时, 解密图像与原始图像的相关系数分别为0.812 7和0.810 9; 分析了密钥模板相位分布错误对解密效果的影响, 验证了加密方法的可行性。模拟分析表明, 密钥k(x)的位置和光楔楔角作为附加的密钥参量, 有效扩展了加密系统密钥空间, 并能抵御唯密文攻击、已知明文攻击和选择明文攻击。