了得網自然科學_信息光學理論與應用

編輯推薦

本書是在作者多年從事信息光學教學和科研的基礎上寫成的。信息光學是一個很寬的研究領域，其發展也十分迅速。作為一本大學教材，要全面介紹信息光學各方面的**成果似乎有一定的困難，相反，學生在學習階段打下良好的理論基礎卻是十分必要的。本書的重點放在繫統介紹信息光學的基礎理論及其相關的應用技術，同時兼顧理論和技術的當前發展。

內容簡介

本書繫統地介紹了信息光學的基礎理論及相關的應用。全書共10章，內容涉及二維傅裡葉分析、標量衍射理論、光學成像繫統的頻率特性、部分相干理論、光學全息照相、空間濾波、相干光學處理、非相干光學處理、信息光學在計量學和光通信中的應用等。
本書內容豐富，選材新穎，既繫統地介紹基礎理論，又同時兼顧理論和技術的當前發展，並強調理論與應用的結合。第2版較第1版作了許多修改和補充。書中精選了近200個例題、思考題和習題，並給出了全部習題的詳細解答，便於讀者加深對正文的理解。
本書讀者對像為光學、光學工程、光電子技術、光信息科學與技術、應用物理、精密儀器等專業的高年級本科生和研究生，也可供相關專業的工程技術人員參考。

第1章二維傅裡葉分析
1.1 光學中常用的幾種非初等函數
1.1.1 矩形函數
1.1.2 sinc函數
1.1.3 階躍函數
1.1.4 符號函數
1.1.5 三角形函數
1.1.6 高斯函數
1.1.7 圓域函數
1.2 δ函數
1.2.1 δ函數的定義
1.2.2 δ函數的物理意義
1.2.3 δ函數的性質
1.2.4 梳狀函數第1章二維傅裡葉分析
1.1 光學中常用的幾種非初等函數
1.1.1 矩形函數
1.1.2 sinc函數
1.1.3 階躍函數
1.1.4 符號函數
1.1.5 三角形函數
1.1.6 高斯函數
1.1.7 圓域函數
1.2 δ函數
1.2.1 δ函數的定義
1.2.2 δ函數的物理意義
1.2.3 δ函數的性質
1.2.4 梳狀函數
1.3 卷積
1.3.1 卷積概念的引入
1.3.2 卷積的定義
1.3.3 卷積的物理意義和幾何意義
1.3.4 卷積的運算性質
1.3.5 卷積運算舉例
1.4 相關
1.4.1 相關
1.4.2 自相關
1.4.3 相關運算舉例
1.4.4 有限功率函數的相關
1.5 傅裡葉變換的基本概念
1.5.1 二維傅裡葉變換的定義
1.5.2 存在條件
1.5.3 廣義傅裡葉變換
1.5.4 虛、實、奇、偶函數傅裡葉變換的性質
1.5.5 傅裡葉變換作為分解式
1.6 二維傅裡葉變換的基本定理
1.7 傅裡葉-貝塞爾變換
1.7.1 可分離變量函數的變換
1.7.2 具有圓對稱的函數：傅裡葉-貝塞爾變換
1.8 常用傅裡葉變換對
1.9 線性繫統與線性空間不變繫統
1.9.1 繫統的算符表示
1.9.2 線性繫統的意義
1.9.3 脈衝響應函數與疊加積分
1.9.4 線性空間不變繫統傳遞函數
1.9.5 線性空間不變繫統的本征函數
1.9.6 LSI級聯繫統
1.10 二維采樣定理
1.10.1 圖像函數的采樣表示法
1.10.2 奈奎斯特判據
1.10.3 原始函數的復原
1.10.4 空間-帶寬積
思考題
習題
參考文獻
第2章標量衍射理論
2.1 引言
2.2基爾霍夫衍射理論
2.2.1數學預備知識
2.2.2平面衍射屏的基爾霍夫衍射公式
2.2.3菲涅耳一基爾霍夫衍射公式
2.2.4衍射公式與疊加積分
2.3衍射規律的頻域表達式
2.3.1衍射規律的頻域描述
2.3.2傳播現像作為一種線性空間濾波器
2.3.3衍射孔徑對角譜的效應
2.4菲涅耳衍射與夫瑯和費衍射
2.4.1初步的近似處理
2.4.2菲涅耳近似
2.4.3夫瑯和費衍射
2.4.4 夫瑯和費衍射與菲涅耳衍射的關繫
2.5夫瑯和費衍射計算實例
2.5.1 矩孔和單縫的夫瑯和費衍射
2.5.2多縫的夫瑯和費衍射
2.5.3圓孔的夫瑯和費衍射
2.5.4圓環的夫瑯和費衍射
2.5.5 正弦型振幅光柵的夫瑯和費衍射
……
第3章光學成像繫統的頻率特性
第4章部分相干理論
第5章光學全息照相
第6章空間濾波
第7章相干光學處理
第8章非相干光學處理
第9章信息光學在計量學中的應用
第10章信息光學在光通信中的應用
附錄1 貝塞爾函數關繫式表
附錄2 全部習題答案

在線試讀

第1章二維傅裡葉分析
自20世紀40年代後期起，由於通信理論中“繫統”的觀點和數學上的傅裡葉分析（頻譜分析）方法被引入光學，更新了傳統光學的概念，豐富了光學學科的內容，並形成現代光學的一個重要分支——傅裡葉光學（Fourier Optics）。
作為繫統，無論是通信繫統還是光學繫統，它們都是用來把收集到的信息轉換成人們所需要的輸出信息，隻不過通信繫統傳遞和轉換的信息是隨時間變化的函數（例如被調制的電壓和電流波形），而光學繫統傳遞和轉換的信息（光場的復振幅分布或光強度分布）則是隨空間變化的函數。在數學上，這兩者之間沒有實質性的差別。近年來，隨著光纖通信器件（例如半導體激光器和接收器等）的出現，進一步促進了光學與通信理論和技術的結合。傅裡葉光學促進了圖像科學、應用光學、光纖通信和光電子學的發展，可以認為它是光學、光電子學、信息論和通信理論的交叉科學，也是信息光學在各種應用領域中的數理基礎。
本章的重點是介紹傅裡葉光學中廣泛用到的一些數學知識。在內容的選擇和數學概念的引入上，密切結合光學現像而不拘泥於數學上的繫統性和嚴密性，希望這樣會有利於讀者較快地掌握和運用這些數學工具來處理問題，從而避免由於煩瑣的數學論證和運算而淡化傅裡葉光學內容的物理實質和實用性。
1.1 光學中常用的幾種非初等函數
在傅裡葉光學中，有一些廣泛使用的非初等函數被用來描述各種物理量。掌握它們的定義，熟悉它們的圖像，常常會對分析、理解諸多光學現像帶來很多方便。為此，首先介紹它們的定義和性質，並給它們各自指定專門的符號，為以後的討論許多篇幅。
……

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