相干光学原理及应用PDF电子书下载

第1章 相干和干涉术 1

1.1 相干条件和对比度 1

1.2 空间相干性与杨氏干涉仪 2

1.3 相干时间与相干长度 5

1.4 时间相干性与迈克耳孙干涉仪 8

1.5 空间-时间相干 16

1.6 傅里叶变换光谱仪 18

1.7 干涉仪和干涉术 20

1.7.1 马赫-曾德尔干涉仪 21

1.7.2 Sagnac干涉仪 22

1.7.3 星体干涉术 22

1.8 强度相关和相关干涉术 27

第2章 多光束干涉 31

2.1 法布里-珀罗干涉仪 31

2.2 激光器的纵模谱 39

2.2.1 干涉光谱学 39

2.2.2 差频分析 43

第3章 傅里叶光学 45

3.1 光波的空间频率和复振幅 46

3.1.1 光波的空间频率 46

3.1.2 光波的复振幅描述 48

3.2 光波标量衍射理论 49

3.2.1 菲涅耳近似 50

3.2.2 夫琅和费近似 52

3.3 用透镜进行傅里叶变换 55

3.4 光学傅里叶变换频谱 57

3.4.1 点光源 57

3.4.2 平面波 58

3.4.3 狭缝 59

3.4.4 两个点光源 62

3.4.5 余弦光栅 62

3.4.6 圆形光阑 64

3.4.7 复合衍射系统 66

3.5 相干光学滤波 69

3.5.1 阿贝两步成像原理 69

3.5.2 阿贝-波特空间滤波实验 70

3.5.3 4f系统 71

3.5.4 低通滤波器或空间频率滤波器 72

3.5.5 高通滤波器或暗场方法 73

3.5.6 相位滤波器或相衬方法 74

3.5.7 半平面滤波器或纹影方法 75

3.5.8 实验证明 76

3.5.9 全息滤波器或匹配滤波器 77

3.5.10 图样识别 79

附录：傅里叶变换 82

A.1 一维傅里叶变换 82

A.2 二维傅里叶变换 83

A.3 卷积和自相关 84

A.4 傅里叶变换的性质 85

4.1.1 全息图记录 89

第4章 全息术 89

4.1 全息术原理 89

4.1.2 图像再现 93

4.1.3 像的位置 94

4.1.4 相位共扼 95

4.2 全息术的成像方程 97

4.3 全息图的记录装置 102

4.3.1 同轴（In-Line）全息图 102

4.3.2 反向全息图 103

4.3.3 透射全息图 104

4.3.4 白光全息图 105

4.3.5 彩虹全息图 107

4.4 数字全息术 108

4.3.6 全息电影摄影术 108

4.4.1 直接模拟 109

4.4.2 用方波模拟 115

4.5 全息干涉术 115

4.5.1 实时干涉测量 116

4.5.2 二次曝光方法 116

4.5.3 时间平均方法 117

4.6 全息干涉技术理论 117

4.6.1 实时和二次曝光方法 117

4.6.2 时间平均方法 119

4.6.3 实时时间平均方法 121

第5章 激光散斑 123

5.1 强度统计学 124

5.2 散斑尺寸 126

5.3 散斑照相术 130

5.3.1 两次曝光技术 130

5.3.2 时间平均技术 135

5.4 散斑干涉术 138

5.5 流图 141

5.6 散斑图像相减 144

第6章 非线性光学 146

6.1 引言 149

6.2 二阶非线性光学 149

6.3.1 光学克尔效应 155

6.3 三阶非线性光学 155

6.3.2 二波混顿 158

6.3.3 四波混频 159

6.4 非线性波方程 163

6.5 三波混频的耦合波理论 169

6.5.1 二次谐波的产生 171

6.5.2 频率转换 175

6.5.3 参量放大和参量振荡 176

6.6 四波混顿的耦合波理论 178

第7章 光折变效应和光折变非线性光学 184

7.1 光折变效应 184

7.2 光折变晶体内的空间电荷场 186

7.3 光折变效应的带输运模型 191

7.4 光生伏打效应 198

7.4.1 光生伏打效应 198

7.4.2 光生伏打效应对空间电荷场的影响 200

7.5 相位光栅的非静态记录 203

7.5.1 直流场记录运动干涉条纹 204

7.5.2 外加交变电场记录不动干涉条纹 208

7.6 垂直场几何配置下的空间电荷场 210

7.7 光折变体相位栅 216

7.7.1 LiNbO3光折变晶体中的光折变体相位栅 217

7.7.2 BaTiO3和SBN光折变晶体中的光折变体相位栅 220

7.7.3 立方光折变晶体（GaAs,BSO）中的光折变体相位栅 221

7.8 光折变晶体中简并二波混频 222

7.8.1 对称透射几何配置下的二波混频 224

7.8.2 对称反射几何配置下的二波混顿 229

7.9 光学简并四波混顿 232

7.9.1 未耗尽泵浦近似解 234

7.9.2 四波混频的精确解 238

7.10 光折变空间弧子 244

第8章 非线性光学材料 246

8.1 无机非线性光学材料 246

8.1.1 介电和铁电单晶 246

8.1.2 电光陶瓷 258

8.1.3 半导体材料 263

8.1.4 Kerr材料：玻璃 277

8.2.1 引言 279

8.2 有机非线性光学材料 279

8.2.2 有机单晶 284

8.2.3 高分子聚合物 286

8.2.4 LB膜 288

8.2.5 液晶 290

8.2.6 C60（富氏烯） 293

8.3 半导体量子阱和超晶格 294

8.3.1 量子阱 297

8.3.2 多量子阱和超晶格 300

8.3.3 量子线和量子点 301

8.3.4 量子阱的光学性质 303

8.3.5 量子阱的电光效应 305

9.1 光纤的分类及其工作原理 312

第9章 纤维光学 312

9.1.1 按结构分类 313

9.1.2 按材料分类 315

9.2 光纤的色散 317

9.2.1 模式色散 317

9.2.2 材料色散 320

9.2.3 波导色散 321

9.3 衰减和损耗 321

9.3.1 吸收损耗 321

9.3.2 散射损耗 321

9.4 光纤传感器 323

9.4.2 在光纤端面接传感器 324

9.4.1 光纤自身作为传感器 324

9.4.3 光束传输与图像传输 325

9.4.4 光纤干涉仪 327

9.5 光纤通信 327

9.5.1 光源 329

9.5.2 探测器 330

9.5.3 调制 332

9.5.4 光纤的通带与信息量 334

9.5.5 波分复用（WDM） 335

9.6 光学时间孤子 335

9.6.1 色散 336

9.6.2 非线性 339

10.1.1 介质波导原理和平面波导 343

第10章 导波光学和集成光学 343

10.1 介质波导 343

10.1.2 二维波导 348

10.1.3 波导的制作 349

10.1.4 激光与波导耦合的方式 355

10.2 集成光学 359

10.2.1 集成光路的优点 359

10.2.2 集成光路的分类 361

10.3 集成光路器件 362

10.3.1 棱镜、透镜和反射镜 362

10.3.2 激光器 366

10.3.3 波导耦合器和光开关 368

10.3.4 调制器 372

10.3.5 探测器 377

10.4 由光折变空间孤子写入并存储波导 378

10.4.1 概述 378

10.4.2 光折变空间孤子的主要类型及其特点 380

10.4.3 由光折变空间孤子写入波导的基本原理 381

10.4.4 由光折变空间孤子写入波导的方法 383

10.4.5 研究现状、发展前景及意义 386

10.5 光折变相位图和相位元件 387

10.5.1 基本原理 387

10.5.2 制作方法 388

10.5.3 应用前景 389

第11章 相干光学在生物医学和环境科学中的应用 391

11.1 全息相干术与散斑技术 391

11.1.1 生物体微小振动的测量 392

11.1.2 生物体微小畸变及表面形貌的检测 393

11.1.3 散斑全息干涉成像技术 394

11.1.4 内窥全息术 395

11.2 光纤传感技术在生命科学和环境科学中的应用 396

11.2.1 光纤传感技术在环境科学中的应用 396

11.2.2 光纤传感技术在生物医学中的应用 398

11.3 新型的生物光学成像技术 400

11.4 生物粒子的捕陷与操纵技术 403

11.5 生物相干光学材料 407