了得網研究生_信息光學

編輯推薦

對相關專業的學生來說，通常已有了“基礎光學”等相關課程基礎，進入高年級或研究生後，需要更專門地學習光信息處理原理和技術的內容。通過本課程的學習，使學生繫統學習信息光學基礎知識，培養學生理論聯繫實際，結合光學信息處理技術，開拓學生理論用於實踐的方法和創新思路，提高學生解決實際問題的能力，為從事光學信息處理工作和近代光學信息處理技術的學習打下基礎。處理工作和近代光學信息處理技術的學習打下基礎。

內容簡介

本教材內容包括：信息光學的數學基礎，空域的傅裡葉變換，線性繫統和光場傅裡葉分析，標量光場衍射理論，光學繫統的成像分析，光學成像繫統的傳遞函數，部分相干光的干涉和衍射，光學全息，光學信息處理技術。

作者簡介

餘向陽，教授，博士，現在中山大學光電材料與技術國家重點實驗室、物理科學與工程技術學院工作，兼任廣東省光學學會秘書長。目前主要從事超快過程、量子信息和量子光學、信息光學、激光物理學和非線性光學理論與實驗研究。主持國家自然科學基金、973子課題，廣東省自然科學基金、863子課題等多個科研項目，主講研究生和本科生課程?“量子光學”、“光譜學”和“信息光學”等。在國內外刊物、會議上發表學術論文80餘篇，其中被SCI收錄30餘篇，被EI收錄50餘篇。

目錄

第1章信息光學的數學基礎
1.1 光學中常用的非初等函數
1.2 光學中常用的初等函數
1.3 函數的變換
1.4 δ函數
1.5 周期函數
1.6 復數和復值函數
習題1
第2章空域的傅裡葉變換
2.1 一維函數的傅裡葉變換
2.2 二維函數的傅裡葉變換
2.3 傅裡葉變換的性質目錄

第1章信息光學的數學基礎

1.1 光學中常用的非初等函數

1.2 光學中常用的初等函數

1.3 函數的變換

1.4 δ函數

1.5 周期函數

1.6 復數和復值函數

習題1

第2章空域的傅裡葉變換

2.1 一維函數的傅裡葉變換

2.2 二維函數的傅裡葉變換

2.3 傅裡葉變換的性質

2.4 傅裡葉變換的MATLAB實現

2.5 卷積和卷積定理

2.6 相關和相關定理

2.7 傅裡葉變換的基本定理

習題2

第3章線性繫統和光場的傅裡葉分析

3.1 線性繫統的概念

3.2 線性繫統的分析方法

3.3 光場解析信號表示

3.4 光場的復振幅空間描述

3.5 光場的空間傅裡葉分析

3.6 函數抽樣與函數復原

習題3

第4章標量衍射理論

4.1 從矢量電場到標量電場

4.2 基爾霍夫衍射理論

4.3 衍射在空間頻域的描述

4.4 衍射的菲涅耳近似和夫瑯禾費近似

4.5 菲涅耳衍射的計算

4.6 夫瑯禾費衍射的計算

習題4

第5章光學繫統的成像分析

5.1 成像繫統概述

5.2 透鏡的結構及變換作用

5.3 透鏡的傅裡葉變換性質

5.4 透鏡的空間濾波特性

5.5 光學繫統的一般模型

5.6 衍射受限繫統成像的空域分析

習題5

第6章光學成像繫統的傳遞函數

6.1 光學成像繫統的傳遞函數

6.2 光學傳遞函數概述

6.3 衍射受限相干成像繫統的傳遞函數

6.4 衍射受限繫統非相干成像的傳遞函數

6.5 線擴散函授和刃邊擴散函數

6.6 相干與非相干成像繫統的比較

習題6

第7章部分相干光的干涉和衍射

7.1 概述

7.2 互相干函數和相干度

7.3 空間相干性

7.4 時間相干性

7.5 準單色條件下的干涉和互強度

7.6 互相干函數的傳播和廣義惠更斯原理

7.7 範西泰特—策尼克定理及其應用

習題7

第8章光學全息

8.1 全息術概述

8.2 全息照相的基本原理

8.3 基本全息圖

8.4 其他幾種類型的全息圖

8.5 全息記錄介質

8.6 計算全息

習題8

第9章光學信息處理技術

9.1 引言

9.2 相干光信息處理

9.3 相干光信息處理的應用

9.4 非相干光信息處理

9.5 部分相干光信息處理

9.6 非線性光信息處理

習題9

參考文獻

前言

前言

信息光學，早期也稱為傅裡葉光學，是現代光學和信息處理的重要組成部分，其核心內容是基於波動方程的光波的傳播和重構。信息光學是以傅裡葉變換和線性繫統分析為工具，以光的傳播為處理對像，以提取光學信息為目標，綜合數學、光學和信息論的一門學科，在光學、光學工程、光電工程、信息處理、圖像處理等領域得到廣泛的應用。近年來，信息光學發展很快，理論體繫已日趨成熟、完整，成為光學和信息科學的重要分支，在許多領域有著重要的實際應用。前言

信息光學，早期也稱為傅裡葉光學，是現代光學和信息處理的重要組成部分，其核心內容是基於波動方程的光波的傳播和重構。信息光學是以傅裡葉變換和線性繫統分析為工具，以光的傳播為處理對像，以提取光學信息為目標，綜合數學、光學和信息論的一門學科，在光學、光學工程、光電工程、信息處理、圖像處理等領域得到廣泛的應用。近年來，信息光學發展很快，理論體繫已日趨成熟、完整，成為光學和信息科學的重要分支，在許多領域有著重要的實際應用。

本書是作者在中山大物理科學與工程技術學院多年對高級年本科生講授“信息光學”課程和對研究生講授“光信息處理原理與技術”所編寫的講義的基礎上經修訂完善而成的。全書共分9章：第1章的內容主要為信息光學的數學基礎，包括光學中常用非初等函數和初等函數、函數的變換、函數、周期函數和復數函數；第2章的的內容主要為空域的傅裡葉變換，包括一維和二維函數的傅裡葉變換、傅裡葉變換的性質和MATLAB實現、卷積和卷積定理、相關和相關定理、傅裡葉變換的基本定理；第3章的內容主要為線性繫統和光場傅裡葉分析，包括線性繫統的概念和分析分法、光場的解析信號表示及復振幅空間描述、二維光場的傅裡葉分析、函數的抽樣和復原；第4章的內容主要為標量光場衍射理論，包括標量電場、基爾霍夫衍射理論、衍射在空間頻域的描述、衍射的菲涅耳和夫瑯禾費近似、菲涅耳和夫瑯禾費衍射的計算；第5章的內容主要為光學繫統的成像分析，包括成像繫統概述、透鏡的相位變換及傅裡葉變換性質、透鏡的空間濾波特性、光學成像繫統的一般模型、衍射受限光學繫統成像的空域分析；第6章的內容主要為光學成像繫統的傳遞函數，包括光學繫統成像的像質評價、光學傳遞函數的概念、衍射受限的相干及非相干成像繫統的傳遞函數、線擴散函數和刃邊擴散函數、有像差的繫統的傳遞函數、相干與非相干成像繫統的比較；第7章的內容主要為部分相干光的干涉和衍射，包括互相干函數和相干度、光的時間相干性和空間相干性、在準單色條件下的干涉和互強度、互相干的傳播和廣義惠更斯原理、範西泰特-策尼克定理；第8章的內容主要為光學全息，包括光學全息概述、全息照相的基本原理、基本全息圖及幾種典型的全息圖、全息記錄介質、計算全息；第9章的內容主要為光學信息處理技術，包括相干光學信息處理及應用、非相干光學信息處理、部分相干光學信息處理、非線性光信息處理。

本教材為光信息科學與技術、光電信息科學與工程、電子科學與技術、光電工程、物理學、應用物理學、電子學等專業的高級年本科生及相關專業的研究生而編寫。對這些專業的學生來說，通常已有了“基礎光學”等相關課程基礎，進入高年級或研究生後，需要更專門地學習光信息處理原理和技術的內容。通過本課程的學習，使學生繫統學習信息光學基礎知識，培養學生理論聯繫實際，結合光學信息處理技術，開拓學生理論用於實踐的方法和創新思路，提高學生解決實際問題的能力，為從事光學信息處理工作和近代光學信息處理技術的學習打下基礎。

本教材各章節的編排前後連貫，邏輯性強，章節內容的安排既注重知識之間的有機聯繫，又考慮各自的獨立性，書中圖表豐富，推演過程詳細，便於理解和掌握，便於讀者自學，也便於老師根據不同授課對像、對課程的不同要求以及學時數的多少選取適當的講授內容。為了加強對學生能力的鍛煉，每章都附有相當數量的習題，這些習題的涉及面也比較廣。老師在教學過程可以進行適當的選擇，完成一定量的習題，有利於加深對概念的理解，提高分析、解決問題的能力。

作者在教學和本書編寫過程中，一直得到中山大學物理科學與工程技術學院和教務處的大力支持，中山大學出版社李海東編輯為本書的正式出版付出大量的精力。在此，向他們表示誠摯的感謝。

由於作者水平有限，對一些問題的理解不透徹，因此書中難免有錯誤和缺點，存在一些疏漏和為妥之處，懇請讀者不吝批評指正。

在本書的編寫過程中，作者參閱了不少的國內外文獻資料，主要的參考文獻在書後列出，但書中有些具體的引用沒有一一標出。在此，對這些文獻的作者致以真摯的謝意。

需要本書配套的授課電子課件和習題解答的老師，可通過電子郵件cesyxy@mail.sysu.edu.cn與作者聯繫。

作者

2015年8月於中山大學康樂園

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