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第1章 现代光学的数学物理基础 1

1.1光波场的复振幅描述 1

1.1.1从几何光学到波动光学 1

1.1.2光波场的复振幅描述 3

1.1.3光波场中任意平面上的复振幅及其空间频率的概念 5

1.2二维傅里叶变换与频谱函数的概念 8

1.2.1傅里叶级数与频谱 8

1.2.2傅里叶变换与频谱函数 12

1.3卷积与相关 16

1.3.1卷积的定义、性质和计算 17

1.3.2相关的定义、性质和计算 20

1.4现代光学中常用的函数 23

1.5连续函数信号的离散与抽样定理 33

1.6光波场的部分相干理论简介 36

1.6.1互相干函数和互相干度 36

1.6.2准单色光的干涉和互强度 38

习题一 42

第2章 线性系统概论 45

2.1线性系统的基本概念 45

2.2线性系统分析方法 47

2.2.1线性系统对基元函数的响应 47

2.2.2线性系统的空间域和频率域分析方法 49

2.3复合系统的传递函数 52

习题二 53

第3章 傅里叶光学基础 55

3.1光波的标量衍射理论 55

3.1.1光衍射的数理基础 55

3.1.2基尔霍夫衍射公式 56

3.1.3瑞利-索末菲衍射公式 60

3.1.4非单色光的衍射 62

3.2衍射问题的频率域分析 63

3.2.1频谱的传播效应 64

3.2.2衍射过程的频谱分析 65

3.3基尔霍夫衍射公式的近似 66

3.3.1基尔霍夫衍射公式的近似处理方法 66

3.3.2菲涅耳及夫琅和费衍射的“系统”分析 68

3.3.3夫琅和费衍射实例 69

3.3.4菲涅耳衍射计算 74

3.4透镜的变换特性 79

3.4.1透镜的相位变换特性 79

3.4.2透镜的傅里叶变换特性 81

3.5光学成像系统的空间变换特性 84

3.5.1正薄透镜的成像 84

3.5.2一般光学系统的黑箱模型及线性特性 87

3.6光学成像系统的频率特性及其传递函数 87

3.6.1相干成像系统的频率特性和相干传递函数 89

3.6.2非相干成像系统的频率特性和光学传递函数 91

3.7实际光学系统的传递函数 96

3.8相干成像和非相干成像的比较 99

习题三 103

第4章 光学全息、数字全息的原理及激光散斑 106

4.1全息记录和再现过程的基本方程 106

4.1.1基本公式 106

4.1.2物像关系 107

4.1.3再现像的放大率 109

4.1.4全息图的分类 110

4.2傅里叶变换全息图 110

4.2.1标准傅里叶变换全息图 110

4.2.2准傅里叶变换全息图 113

4.2.3无透镜傅里叶变换全息图 114

4.3像全息图 115

4.4彩虹全息图 117

4.5真彩色全息图 119

4.5.1记录彩色全息的三基色激光器 119

4.5.2真彩色全息记录材料 121

4.5.3真彩色全息图的记录和再现 122

4.6相位全息图 124

4.7体积全息图 125

4.7.1基元体全息图的光栅结构 125

4.7.2基元体全息图的再现 127

4.8计算全息图简介 129

4.9数字全息简介 132

4.9.1数字全息的记录 132

4.9.2数字全息的再现算法 133

4.9.3数字全息在光学显微中的应用 135

4.10全息技术应用 136

4.10.1全息光学元件 136

4.10.2全息立体显示 139

4.10.3全息干涉计量 140

4.11激光散斑 143

4.11.1散斑场的统计特性 143

4.11.2激光散斑测量技术 146

习题四 151

第5章 光学信息处理 153

5.1阿贝-波特实验、泽尼克相衬法和空间频率滤波 153

5.1.1阿贝-波特实验与二元振幅滤波器 153

5.1.2泽尼克相衬显微镜和相位滤波器 156

5.2相干光学处理 157

5.2.1基本相干光处理系统 157

5.2.2相干光学处理的应用 164

5.3非相干光处理 169

5.3.1基于几何成像的非相干光处理 169

5.3.2基于几何投影的非相干光处理 171

5.4白光信息处理 172

5.4.1白光信息处理系统的工作原理 172

5.4.2白光信息处理的应用 174

5.5非线性光学处理 176

5.6实时光电混合处理技术 180

习题五 182

第6章 广义傅里叶变换及其光学实现 184

6.1广义傅里叶变换的定义及性质 184

6.1.1广义傅里叶变换的定义 184

6.1.2广义傅里叶变换的基本性质和运算法则 185

6.1.3广义傅里叶变换的本征函数 187

6.2广义傅里叶变换的光学实现方法 187

6.2.1实现广义傅里叶变换的第一类基本光学单元 187

6.2.2实现广义傅里叶变换的第二类基本光学单元 189

6.3基本光学单元的组合 190

习题六 194

第7章 光学小波变换 196

7.1短时傅里叶变换和Morlet小波变换 196

7.1.1短时傅里叶变换 197

7.1.2伽伯变换 198

7.1.3 Morlet小波变换 199

7.2小波变换的一般定义和性质 200

7.2.1小波变换的定义 200

7.2.2逆变换和相容性条件 201

7.2.3小波变换的空间—频率窗和处理过程的局部化 202

7.3实现小波变换的光学系统 204

7.3.1一维小波变换光学系统 204

7.3.2二维小波变换光学系统 207

7.4光学小波变换的应用 208

习题七 211

参考文献 213