傅裡葉分析是在物理學與工程學的許多領域得到
廣泛應用的一種通用工具。由約瑟夫·W·古德曼著
的《傅裡葉光學導論(第3版光電信息科學與工程類專
業規劃教材)》討論傅裡葉分析在光學領域的應用，
尤其是在衍射、成像、光學數據處理以及全息術方面
的應用，內容涉及二維信號與繫統的分析、標量衍射
理論基礎、菲涅耳衍射與夫瑯禾費衍射、相干光學繫
統的波動光學分析、光學成像繫統的頻譜分析、波前
調制、模擬光學信息處理、全息術、光通信中的傅裡
葉光學等。
本書是傅裡葉光學和光信息處理領域的標準教材
和參考書，可用做高校相關專業的高年級本科生和研
究生的教材，也可供從事模式識別、圖像處理、顯示
、傳感器、通信、數據存儲和成像繫統等領域研究的
工程人員閱讀。

第1章 引言
1.1 光學、信息和通信
1.2 本書內容概述
第2章 二維信號與繫統的分析
2.1 二維傅裡葉分析
2.1.1 定義與存在條件
2.1.2 傅裡葉變換作為分解式
2.1.3 傅裡葉變換定理
2.1.4 可分離變量的函數
2.1.5 具有圓對稱性的函數：傅裡葉-貝塞爾變換
2.1.6 一些常用函數和一些有用的傅裡葉變換對
2.2 空間頻率和空間頻率的局域化
2.3 線性繫統
2.3.1 線性性質與疊加積分
2.3.2 線性不變繫統：傳遞函數
2.4 二維抽樣理論
2.4.1 Whittaker-Shannon 抽樣定理
2.4.2 空間-帶寬積
第3章 標量衍射理論基礎
3.1 歷史引言
3.2 從矢量理論到標量理論
3.3 一些數學預備知識
3.3.1 亥姆霍茲方程
3.3.2 格林定理
3.3.3 亥姆霍茲和基爾霍夫的積分定理
3.4 平面屏幕衍射的基爾霍夫公式
3.4.1 積分定理的應用
3.4.2 基爾霍夫邊界條件
3.4.3 菲涅耳-基爾霍夫衍射公式
3.5 瑞利-索末菲衍射公式
3.5.1 格林函數的別種選法
3.5.2 瑞利-索末菲衍射公式
3.6 基爾霍夫理論和瑞利-索末菲理論的比較
3.7 惠*斯-菲涅耳原理的進一步討論
3.8 推廣到非單色波
3.9 邊界上的衍射
3.10 平面波的角譜
3.10.1 角譜及其物理解釋
3.10.2 角譜的傳播
3.10.3 衍射孔徑對角譜的效應
3.10.4 傳播現像作為一個線性的空間濾波器
第4章 菲涅耳衍射與夫瑯禾費衍射
4.1 背景
4.1.1 波場的強度
4.1.2 直角坐標繫中的惠*斯-菲涅耳原理
4.2 菲涅耳近似
4.2.1 正相位還是負相位
4.2.2 菲涅耳近似的精度
4.2.3 菲涅耳近似和角譜
4.2.4 兩個共焦球面之間的菲涅耳衍射
4.3 夫瑯禾費近似
4.4 夫瑯禾費衍射圖樣的例子
4.4.1 矩形孔徑
4.4.2 圓形孔徑
4.4.3 薄正弦振幅光柵
4.4.4 薄正弦相位光柵
4.5 計算菲涅耳衍射的例子
4.5.1 方孔徑的菲涅耳衍射
4.5.2 正弦振幅光柵產生的菲涅耳衍射———塔爾博特像
第5章 相干光學繫統的波動光學分析
5.1 薄透鏡作為相位變換器
5.1.1 厚度函數
5.1.2 傍軸近似
5.1.3 相位變換及其物理意義
5.2 透鏡的傅裡葉變換性質
5.2.1 輸入緊靠透鏡
5.2.2 輸入位於透鏡之前
5.2.3 輸入位於透鏡之後
5.2.4 光學傅裡葉變換的一個例子
5.3 成像：單色光照明
5.3.1 正透鏡的脈衝響應
5.3.2 消去二次位相因子：透鏡定律
5.3.3 物和像之間的關繫
5.4 復雜相干光學繫統的分析
5.4.1 算符記號
5.4.2 算符方法對一些光學繫統的應用
第6章 光學成像繫統的頻譜分析
6.1 成像繫統的一般分析
6.1.1 普遍模型
6.1.2 衍射對像的影響
6.1.3 多色光照明：相干情形和非相干情形
6.2 衍射置限相干成像繫統的頻率響應
6.2.1 振幅傳遞函數
6.2.2 振幅傳遞函數的例子
6.3 衍射置限非相干成像繫統的頻率響應
6.3.1 光學傳遞函數
6.3.2 OTF 的一般性質
6.3.3 無像差繫統的 OTF
6.3.4 衍射置限繫統的 OTF 的例子
6.4 像差及其對頻率響應的影響
6.4.1 廣義光瞳函數
6.4.2 像差對振幅傳遞函數的影響
6.4.3 像差對 OTF 的影響
6.4.4 簡單像差的例子：聚焦誤差
6.4.5 切趾法及其對頻率響應的影響
6.5 相干成像和非相干成像的比較
6.5.1 像強度的頻譜
6.5.2 兩點分辨率
6.5.3 其他效應
6.6 **經典衍射極限的分辨率
6.6.1 數學基礎
6.6.2 帶寬外推的直觀解釋
6.6.3 基於抽樣定理的一種外推方法
6.6.4 一種迭代外推方法
6.6.5 實際限制
第7章 波前調制
7.1 用照相膠片進行波前調制
7.1.1 曝光、顯影和定影的物理過程
7.1.2 術語的定義
7.1.3 非相干光學繫統中的膠片
7.1.4 相干光學繫統中的膠片
7.1.5 調制傳遞函數
7.1.6 照相乳膠的漂白
7.2 空間光調制器
7.2.1 液晶的性質
7.2.2 基於液晶的空間光調制器
7.2.3 磁光空間光調制器
7.2.4 可形變反射鏡空間光調制器
7.2.5 多量子阱空間光調制器
7.2.6 聲光空間光調制器
7.3 衍射光學元件
7.3.1 二元光學
7.3.2 其他類型的衍射光學元件
7.3.3 幾句提醒的話
第8章 模擬光學信息處理
8.1 歷史背景
8.1.1 阿貝-波特實驗
8.1.2 澤尼克相襯顯微鏡
8.1.3 照片質量的改善：Marechal的工作
8.1.4 通信理論觀點的興起
8.1.5 相干光學對*普遍的數據處理的應用
8.2 非相干圖像處理繫統
8.2.1 基於幾何類光學的繫統
8.2.2 包含衍射效應的繫統
8.3 相干光信息處理繫統
8.3.1 相干繫統的結構
8.3.2 對濾波器實現的限制
8.4 VanderLugt濾波器
8.4.1 頻率平面掩模的合成
8.4.2 處理輸入數據
8.4.3 VanderLugt濾波器的優點
8.5 聯合變換相關器
8.6 對特征識別的應用
8.6.1 匹配濾波器
8.6.2 一個特征識別問題
8.6.3 特征識別機的光學合成法
8.6.4 對尺寸大小和旋轉的敏感性
8.7 不變的圖樣識別
8.7.1 梅林相關器
8.7.2 圓諧波相關
8.7.3 合成判別式函數
8.8 圖像恢復
8.8.1 逆濾波器
8.8.2 維納濾波器或*小均方誤差濾波器
8.8.3 濾波器的實現
8.9 合成孔徑雷達數據處理
8.9.1 合成孔徑的形成
8.9.2 采集到的數據和記錄樣式
8.9.3 透明膠片的聚焦性質
8.9.4 二維像的生成
8.9.5 傾斜平面處理器
8.10 聲光信號處理繫統
8.10.1 布拉格單元頻譜分析儀
8.10.2 空間積分相關器
8.10.3 時間積分相關器
8.10.4 其他聲光信號處理繫統
8.11 離散模擬光學處理器
8.11.1 信息和繫統的離散表示
8.11.2 串行矩陣-矢量乘法器
8.11.3 並行的非相干光矩陣-矢量乘法器
8.11.4 外積處理器
8.11.5 其他離散處理繫統
8.11.6 處理雙極性數據和復數數據的方法
第9章 全息術
9.1 歷史引言
9.2 波前重建問題
9.2.1 振幅與相位的記錄
9.2.2 記錄介質
9.2.3 原始波前的重建
9.2.4 全息過程的線性性質
9.2.5 全息術成像
9.3 伽博全息圖
9.3.1 參考波的來源
9.3.2 孿生像
9.3.3 伽博全息圖的局限性
9.4 利思-烏帕特尼克斯全息圖
9.4.1 全息圖的記錄
9.4.2 獲得重建像
9.4.3 *小參考角
9.4.4 三維景物全息術
9.4.5 全息術的實際問題
9.5 像的位置和放大率
9.5.1 像的位置
9.5.2 軸向放大率和橫向放大率
9.5.3 一個例子
9.6 不同類型的全息圖簡介
9.6.1 菲涅耳全息圖和夫瑯禾費全息圖,像全息圖和傅裡葉全息圖
9.6.2 透射全息圖和反射全息圖
9.6.3 全息立體照片
9.6.4 彩虹全息圖
9.6.5 合成全息圖
9.6.6 模壓全息圖
9.7 厚全息圖
9.7.1 記錄體全息光柵
9.7.2 從體光柵重建波前
9.7.3 *復雜的記錄光路的條紋方向
9.7.4 有限大小的光柵
9.7.5 衍射效率———耦合波理論
9.8 記錄材料
9.8.1 鹵化銀感光乳劑
9.8.2 光聚合物膠片
9.8.3 重鉻酸鹽明膠
9.8.4 光折變晶體材料
9.9 計算全息圖
9.9.1 抽樣問題
9.9.2 計算問題
9.9.3 表示問題
9.10 全息像像質的劣化
9.10.1 膠片MTF的影響
9.10.2 膠片非線性的影響
9.10.3 膠片顆粒噪聲的效應
9.10.4 散斑噪聲
9.11 使用空間非相干光的全息術
9.12 全息術的應用
9.12.1 顯微術和高分辨率體成像
9.12.2 干涉測量術
9.12.3 通過致畸變介質成像
9.12.4 全息數據存儲
9.12.5 用於人工神經網絡的全息加權
9.12.6 其他應用
**0章 光通信中的傅裡葉光學
10.1 引言
10.2 布拉格光纖光柵
10.2.1 光纖簡介
10.2.2 在光纖中記錄光柵
10.2.3 FBG對光纖中光傳播的影響
10.2.4 FBG的應用
10.2.5 工作在透射方式的光柵
10.3 超短脈衝的整形和處理
10.3.1 時間頻率到空間頻率的變換
10.3.2 脈衝整形繫統
10.3.3 譜脈衝整形的應用
10.4 光譜全息術
10.4.1 全息圖的記錄
10.4.2 信號的重建
10.4.3 參考脈衝和信號波形之間延遲的影響
10.5 陣列波導光柵
10.5.1 陣列波導光柵的基本部件
10.5.2 陣列波導光柵的應用
附錄A 函數和傅裡葉變換定理
附錄B 傍軸幾何光學簡介
附錄C 偏振和瓊斯矩陣
附錄D 光柵方程
參考文獻
漢英對照術語表
譯後記