前言

第1章數學預備知識

1.1常用的幾種非初等函數

1.1.1矩形函數

1.1.2sinc函數

1.1.3階躍函數

1.1.4符號函數

1.1.5三角函數

1.1.6高斯函數

1.1.7圓域函數

1.1.8狄拉克δ函數

1.1.9梳狀函數

1.2二維傅裡葉變換

1.2.1二維傅裡葉變換的定義和存在條件

1.2.2傅裡葉變換定理

1.2.3二維傅裡葉變換在極坐標下的表示

1.3線性繫統

1.3.1線性繫統的定義

1.3.2脈衝響應和疊加積分

1.3.3二維線性不變繫統的定義

1.3.4線性不變繫統的傳遞函數和本征函數

1.4二維抽樣定理

1.4.1函數的抽樣

1.4.2原函數的復原

1.4.3空間一帶寬積

習題1

參考文獻

第2章標量衍射理論

2.1光波的復函數表示

2.1.1單色光的復函數表示

2.1.2三維空間中光波場的表達式

2.1.3空間平面上平面波及球面波的復振幅

2.2標量衍射理論

2.2.1波動方程

2.2.2衍射的角譜理論

2.2.3基爾霍夫公式及瑞利一索末菲公式

2.2.4衍射問題的傍軸近似——菲涅耳衍射積分

2.2.5夫瑯禾費衍射

2.3夫瑯禾費衍射的計算實例

2.3.1矩形孔在透鏡焦平面上的衍射圖像

2.3.2圓形孔的夫瑯禾費衍射

2.3.3振幅型正弦光柵的夫瑯禾費衍射

2.4菲涅耳衍射積分的計算及應用實例

2.4.1正弦振幅光柵的菲涅耳衍射

2.4.2矩形孔的菲涅耳衍射

2.4.3直邊衍射條紋的間距公式

2.5柯林斯公式

2.5.1傍軸光學繫統的ABCD矩陣表示

2.5.2素分別取零值時光學繫統的性質

2.5.3柯林斯公式

2.5.4柯林斯公式與菲涅耳衍射積分的比較

習題2

參考文獻

第3章衍射積分的快速傅裡葉變換計算

3.1離散傅裡葉變換與傅裡葉變換的關繫

3.1.1空域連續函數的離散及延拓

3.1.2離散傅裡葉變換與傅裡葉變換的關繫

3.2菲涅耳衍射積分的快速傅裡葉變換計算

3.2.1菲涅耳衍射積分的S-FFT算法

3.2.2菲涅耳衍射的S-FFT計算與實際測量的比較

3.2.3菲涅耳衍射的D-FFT算法

3.2.4使用解析形式的傳遞函數計算衍射的實驗證明

3.3菲涅耳衍射變換及光學設計中的應用

3.3.1菲涅耳衍射變換

3.3件

3.3件設計的Gerchberg-Saxton(GS)算法

3.3.光件設計實例

3.4經典衍射公式及其快速傅裡葉變換計算

3.4.1基爾霍夫公式及瑞利一索末菲公式的卷積形式“

3.4.2經典衍射公式的統一表述

3.4.3經典衍射公式D-FFT計算取樣條件的討論

3.4.4基於能量守恆原理對實際取樣條件的討論

3.4.5不同衍射積分的計算實例

3.4.6不同衍射公式的FFT計算研究小結

習題3

參考文獻

第4章衍射受限成像及成像繫統

4.1基於柯林斯公式討論透鏡的光學變換性質

4.1.1物體在透鏡前

4.1.2物體在透鏡後

4.1.3透鏡孔徑引起的漸暈效應

4.2衍射受限成像

4.2.1衍射受限成像繫統的脈衝響應

4.2.2衍射受限成像繫統像光場的計算

4.2.3衍射受限成像實驗及理論模擬

4.3衍射受限成像繫統的相干傳遞函數

4.3.1出射光瞳較大時成像繫統的脈衝響應

4.3.2衍射受限成像繫統的相干傳遞函數

4.3.3‘像差對繫統傳遞函數的影響

4.4衍射受限繫統的非相干傳遞函數

4.4.1衍射受限繫統的光學傳遞函數

4.4.2衍射受限繫統的光學傳遞函數和相干傳遞函數的關繫

4.4.3光學傳遞函數的一般性質和意義

4.4.4衍射受限繫統的OTF的計算

4.4.5有像差的光學傳遞函數OTF

4.4.6有離焦像差的光學傳遞函數及成像計算

4.5相干成像與非相干成像繫統的比較

4.5.1兩個點物像分辨極限的比較

4.5.2像強度頻譜的比較

4.5.3圖像階躍邊沿響應的比較與分析

4.5.4相干光照明的散斑效應

習題4

參考文獻

第5章部分相干理論

5.1引言

5.2可見度

5.3互相干函數及相干度

5.4時間相干和空間相干

5.5恆星干涉儀

習題5

參考文獻

第6章光學信息處理

6.1阿貝二次成像理論和阿貝-波特實驗空間頻率濾波繫統

6.1.1阿貝二次成像理論

6.1.2阿貝一波特實驗

6.2空間頻率濾波繫統和空間濾波器

6.2.1空間頻率濾波繫統

6.2.2空間濾波器

6.2.3Vanderlugt濾波器

6.2.4Vanderlugt濾波器的使用

6.3空間濾波器的應用實例

6.3.1策尼克相襯顯微鏡

6.3.2Marechal的工作和補償濾波器

6.4相干光信息處理繫統

6.4.1多重像的實現

6.4.2圖像的相減和相加

6.4.3圖像的特征識別

6.4.4逆濾波器和圖像的恢復

6.5非相干光信息處理繫統

6.5.1兩幅圖像乘積的積分

6.5.2兩幅圖像的卷積和相關運算

習題6

參考文獻

第7章全息照相

7.1全息照相的基本原理

7.1.1平面波形成的全息圖——全息光柵

7.1.2點光源形成的全息圖(點源全息圖)

7.1.3同軸全息圖和離軸全息圖

7.1.4菲涅耳全息圖和夫瑯禾費全息圖及傅裡葉變換全息圖

7.2幾種其他主要類型的全息圖

7.2.1體積(厚)全息圖

7.2.2白光再現全息圖

7.2.3浮雕全息圖

7.2.4脈衝全息圖

7.3全息照相的應用概況

7.3.1全息顯示

7.3.2全件HOE

7.3.3全息信息存儲

習題7

參考文獻

第8章全息干涉計量

8.1單曝光法或實時全息法

8.1.1基本原理

8.1.2實驗方法和裝置

8.1.3實時全息干涉計量實例

8.2二次曝光全息干涉計量或雙曝光法

8.2.1基本原理

8.2.2應用實例

8.3時間平均法原理及其應用

8.4全息繫統的智能化、小型化、多功能化

習題8

參考文獻

第9章數字全息

9.1離軸數字全息及波前的1-FFT重建

9.1.1離軸數字全息記錄繫統

9.1.2數字全息圖的記錄及重建過程中透射光的傳播特性

9.1.3離軸數字全息繫統的設計

9.1.4數字全息繫統的優化模擬及實驗研究

9.21-FFT方法重建波前的噪聲研究及消除

9.2.1數字全息圖的衍射效率

9.2.2零級衍射干擾的直接消除

9.3可控放大率波前重建

9.3.1可控放大率波前重建方法簡介

9.3.2可控放大率2-FFT波前重建實驗

9.4可控放大率波前重建中零級衍射干擾的抑制

9.4.1球面波照射下數字全息圖透射波的頻譜分析

9.4.2抑制零級衍射干擾的兩種方法

9.5物光通過光學繫統的波前重建

9.6數字全息在光學檢測中的應用

9.6.1實時數字全息檢測透明物應力分布

9.6.2物體三維形貌的數字全息檢測

9.6.3三維粒子場檢測

9.6.4時間平均法數字全息振動分析

9.6.5飛秒級瞬態過程的數字全息檢測技術

9.6.6多功能數字全息檢測繫統

習題9

參考文獻

第10章光波分復用中的基本器件與網絡

10.1光波在光纖中的傳播

10.1.1光纖中光傳播的幾何光學近似

10.1.2光纖中光傳播的波動光學理論

10.2光纖布拉格光柵

10.3光波在波導中的傳播

10.3.1波導中光傳播的幾何光學近似

10.3.2波導中光傳播的波動光學理論

10.4平面陣列波導光柵

10.5光信號的發送、接收和放大

10.5.1半導體激光器

10.5.2半導體光探測器

10.5.3光纖放大器

10.6光波分復用網絡

習題10

參考文獻

附錄A衍射計算及數字全息的MATLAB基本程序

附錄B信息光學教程光盤內容