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第一章 傅里叶分析 1

第一节 常用函数及其性质 1

一、矩形函数和方盒函数 1

二、三角形函数 3

三、sinc函数和sinc2函数 4

四、阶跃函数 5

五、符号函数 6

六、圆域函数 6

第二节 卷积 7

一、卷积的定义 7

二、卷积的计算方法 8

三、卷积的性质 12

第三节 相关 14

一、相关的定义 14

二、相关的性质 14

第四节 δ函数和comb函数 15

一、δ函数的定义 15

二、δ函数的表示方法 18

三、δ函数的性质 18

四、comb函数及其性质 21

第五节 傅里叶变换 22

一、傅里叶变换的定义 22

二、傅里叶变换的性质 23

三、可分离变量函数的傅里叶变换 28

四、常用傅里叶变换对 32

第六节 抽样定理 32

一、抽样定理的内容 33

二、抽样定理的证明 34

习题 37

第二章 线性系统概论 39

第一节 线性系统的基本概念 39

一、系统及其分类 39

二、线性系统 40

三、线性不变系统 42

一、系统对基元函数的响应 43

第二节 线性系统的分析方法 43

二、线性系统的两种分析方法 47

第三节 复合系统的脉冲响应和传递函数 49

一、串联系统 50

二、并联系统 51

三、反馈系统 52

习题 53

第三章 光波场的数学描述 54

第一节 光波场的复振幅表示 54

一、平面波的复振幅 55

二、球面波的复振幅 56

三、柱面波的复振幅 57

第二节 光波场中任一平面上的复振幅 58

一、平面光波复振幅的空间频率描述 59

二、球面光波场中任一平面上的复振幅 64

习题 67

第四章 标量衍射理论基础 68

第一节 惠更斯—菲涅耳原理 68

一、衍射概述 68

二、惠更斯—菲涅耳原理 69

第二节 基尔霍夫衍射公式 70

第三节 瑞利—索末菲衍射公式 73

第四节 衍射公式与叠加积分 74

第五节 衍射问题的频率域分析 76

一、从空域到频域 76

二、频谱的传播效应 77

三、衍射过程的频谱分析 79

第六节 非单色光波的衍射 81

习题 82

第五章 菲涅耳衍射与夫琅和费衍射 84

第一节 衍射区的划分 84

一、衍射区的划分 84

二、菲涅耳近似与夫琅和费近似 85

一、菲涅耳衍射的“系统”分析 89

第二节 菲涅耳衍射与夫琅和费衍射的“系统”分析 89

二、夫琅和费衍射的“系统”分析 91

第三节 夫琅和费衍射实例 93

一、矩孔的夫琅和费衍射 93

二、圆孔的夫琅和费衍射 95

三、正弦型振幅光栅的夫琅和费衍射 96

四、正弦型位相光栅的夫琅和费衍射 100

第四节 菲涅耳衍射的计算 103

习题 106

第六章 透镜的变换性质 110

第一节 薄透镜的位相变换性质 110

一、物在透镜前方 115

第二节 透镜的傅里叶变换性质 115

二、物在透镜后方 120

第三节 透镜孔径对透镜傅里叶变换的影响 124

一、透镜孔径对光线的限制作用 124

二、透镜的截止频率 126

三、能得到物体准确傅里叶变换的最大空间频率 126

四、考虑透镜孔径影响后频谱的复振幅表示式 127

五、物面位置对透镜傅里叶变换的影响 128

习题 130

第七章 光学成像系统的频率特性 133

第一节 正薄透镜的成像 133

一、透镜的振幅点扩散函数 133

二、正透镜的成像 138

第二节 一般光学成家系统的分析 139

一、光学成像系统的黑箱模型 139

二、成像系统的线性特性 141

第三节 相干传递函数(CTF) 143

一、CTF的概念及其与光瞳函数的关系 143

二、CTF计算举例 145

三、对CTF的简要说明 148

第四节 光学传递函数(OTF) 150

一、OTF的概念 150

二、OTF与CTF的关系 152

三、OTF与光瞳函数的关系 153

四、OTF的一般性质 154

五、OTF计算举例 156

六、OTF的物理解释 160

第五节 实际光学系统的传递函数 163

一、广义光瞳函数 163

二、实际光学成像系统的CTF 164

三、实际光学成像系统的OTF 164

四、成像系统离焦时的OTF 166

第六节 相干成像和非相干成像的比较 169

一、像的强度频谱与衬度 170

二、两点间的分辨率 173

习题 176

第一节 光全息术概述 180

第八章 光全息学基本原理 180

第二节 全息照相的基本方程 185

一、波前记录 185

二、波前再现 187

三、平面全息图的物像关系 189

第三节 傅里叶变换全息图 193

一、傅里叶变换全息图 193

二、准傅里叶变换全息图 196

三、无透镜傅里叶变换全息图 198

第四节 像全息图 201

一、二步彩虹全息图 202

第五节 彩虹全息图 202

二、一步彩虹全息图 204

第六节 位相全息图 205

第七节 计算全息图 208

一、抽样 209

二、计算离散傅里叶频谱 211

三、编码绘图 212

四、照相缩版 214

五、光学再现 214

第八节 光全息术的应用简介 215

一、全息光学元件 215

二、全息干涉计量 220

三、全息信息存储 227

第九节 激光散斑及其应用 229

一、激光散斑的基本性质 229

二、散斑干涉术及其应用 232

习题 236

第九章 光学信息处理 238

第一节 空间频率滤波 239

一、阿贝二次成像理论 239

二、阿贝—波特实验 240

三、泽尼克相衬显微镜 242

第二节 基本相干光处理系统 245

一、光学频谱分析系统 246

二、光学滤波系统 247

三、光学相关系统 251

四、混合处理系统 254

第三节 相干光学处理 255

一、光学图像相减 255

二、像边缘增强 260

三、图像识别 264

四、模糊图像的像质改善——用逆滤波器消模糊 269

五、相干光反馈系统 271

第四节 非相干光处理 273

一、基于几何成像的非相干光处理 274

二、基于几何投影的非相干光处理 277

第五节 白光信息处理 278

第六节 非线性光学处理 283

一、半色调网屏处理 283

二、θ调制技术 288

第七节 实时混合处理 290

习题 291

第十章 傅里叶光学的新进展 293

第一节 二元衍射光学 293

一、引言 293

二、二元光学的基本原理 294

三、二元元件的设计 297

四、二元元件的制作 299

五、二元元件的主要应用 301

第二节 光数字计算机 303

一、光逻辑元件 304

二、光学互连 307

三、光计算机的研究重点 307

第三节 数字实时全息术 309

第四节 畸变不变光学模式识别 310

一、引言 310

二、综合鉴别函数模式识别 311

参考文献 317