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第一 章 光波场的数学描述 1

1.1 光波场的复振幅表示 1

一 平面波 2

二 球面波 3

三 柱面波 4

1.2 光波场中任一 平面上的复振幅表示 5

一 平面光波复振幅的空间频率描述 5

二 球面光波场中任一 平面上的复振幅 9

1.3 光波函数的位相因子 11

一 平面波的位相因子 12

二 球面波的位相因子 12

三 柱面波的位相因子 13

思考题 14

习题 14

第二 章 傅里叶分析 16

2.1 函数的正交展开和傅里叶级数 16

一 信号按正交函数系展开 16

二 傅里叶级数 19

三 频谱的概念 21

2.2 傅里叶变换 25

一 傅里叶积分与傅里叶变换 26

二 傅里叶变换算子 30

三 频谱函数 32

四 傅里叶变换的性质 34

五 二 维傅里叶变换 41

2.3 δ函数 43

一 广义函数简介 43

二 δ函数的定义及其表示方法 45

三 δ函数的性质 49

2.4 卷积与相关 55

一 卷积的定义 55

二 卷积的计算方法 56

三 卷积的性质 60

四 相关的定义 61

五 相关的计算方法 63

六 相关的性质 64

2.5 常用函数 66

一 偶脉冲对和奇脉冲对 66

二 阶跃函数（刀口函数） 67

三 符号函数 69

四 矩形函数 70

五 三 角形函数 72

六 sinc函数和sinc2函数 72

七 高斯函数 73

八 圆域函数 74

九抽样函数（comb函数） 74

2.6 信号离散与抽样定理 81

一 离散信号的表示 81

二 正弦波的抽样 81

三 任意连续函数的抽样 83

四 函数的抽样与恢复 85

思考题 87

习题 88

第三 章 线性系统概论 91

3.1 线性系统的基本概念 91

一 系统及其分类 91

二 线性系统的定义 92

三 线性系统的算子表示 93

四 线性系统和线性不变系统的特性 94

3.2 线性系统的分析方法 95

一 基元函数的响应 95

二 线性系统的两种分析方法 98

3.3 复合系统的传递函数 101

一 串联系统 101

二 并联系统 102

三 反馈系统 102

思考题 104

习题 104

第四 章 标量衍射理论基础 106

4.1 衍射概述 106

4.2 基尔霍夫积分定理 107

一 亥姆霍兹（H.Helmholtz）方程 107

二 格林定理 108

三 基尔霍夫积分定理 108

4.3 基尔霍夫衍射公式 110

一 衍射装置与积分定理的应用 110

二 基尔霍夫衍射公式的推导 110

三 巴俾涅原理 113

4.4 瑞利－索末菲衍射公式 114

一 格林函数的选择 114

二 瑞利－索末菲衍射公式 115

4.5 非单色光波的衍射 116

一 复色光波的衍射公式 116

二 准单色光波的衍射公式 118

4.6 标量衍射中若干问题简析 118

一 三 种标量衍射公式 118

二 衍射公式和叠加积分 120

三 光的传播和衍射 120

四 基尔霍夫理论的不自洽性及适用性 121

五 衍射公式对一 般照明情况的适用性 121

4.7 衍射问题的频率域分析 121

一 从空域到频域 122

二 频谱的传播效应 122

三 衍射过程的频谱分析 124

4.8 基尔霍夫衍射公式的近似 125

一 衍射分区的实验根据 125

二 菲涅耳近似和夫琅和费近似 126

4.9 菲涅耳和夫琅和费衍射的“系统”分析 128

一 菲涅耳衍射“系统”分析 128

二 夫琅和费衍射“系统”分析 129

4.10 夫琅和费衍射实例 130

一 矩孔的夫琅和费衍射 130

二 带掩模矩孔的夫琅和费衍射 131

三 圆孔的夫琅和费衍射 132

四 正弦型振幅光栅的夫琅和费衍射 133

五 正弦型位相光栅的夫琅和费衍射 135

4.11 b 菲涅耳衍射计算 136

一 菲涅耳衍射的频域计算 137

二 某些特殊情况下菲涅耳衍射的计算 137

三 平面光波的直边菲涅耳衍射 141

思考题 146

习题 146

第五 章 相干理论简介 148

5.1 互相干函数和相干度 148

5.2 准单色光的干涉和互强度 150

一 准单色光的互强度 150

二 范西特－泽尼克（VanCittert-Zernike）定理 152

三 霍普金斯（Hopkins）公式 155

四 一 个例子 156

5.3 互强度的传播和广义惠更斯原理 159

习题 160

第六 章 透镜的变换特牲 161

6.1 薄透镜的位相变换 161

6.2 透镜的傅里叶变换特性 162

一 一 般变换式 163

二 物面位于透镜前d0处 165

三 物位于透镜后d1处 167

习题 169

第七 章 光学成象系统的频率特牲 172

7.1 正薄透镜的成象 172

7.2 一 般光学成象系统的分析 175

一 黑箱模型 175

二 成象系统的线性特性 176

7.3 相干传递函数 177

一 相干传递函数的概念 177

二 相干传递函数的计算例 178

三 相干传递函数的简要说明 179

7.4 非相干光学传递函数 181

一 光学传递函数的概念 181

二 光学传递函数与相干传递函数的关系 182

三 光学传递函数的性质 183

四 OTF与光瞳函数的关系 184

五 光学传递函数的计算例 184

六 光学传递函数的物理解释 186

7.5 实际光学系统的传递函数 188

一 广义光瞳函数 188

二 有象差系统的相干传递函数 188

三 有象差系统的光学传递函数 188

四 离焦成象系统的OTF 189

7.6 相干成象和非相干成象的比较 191

一 象的强度频谱与衬度 191

二 两点间的分辨率 193

习题 194

第八 章 光全息学基本原理 196

8.1 光全息术概述 196

8.2 全息照相的基本方程 197

一 波前记录 197

二 波前再现 198

三 参考光束的最小偏置角 199

四 平面全息图的成象公式 201

8.3 傅里叶变换全息图的理论分析 203

一 标准的傅里叶变换全息图 204

二 准傅里叶变换全息图 205

三 无透镜傅里叶变换全息图 206

8.4 象全息图 208

一 照明光源单色性影响 208

二 照明光源大小的影响 209

8.5 彩虹全息 210

一 二 步彩虹全息 210

二 一 步彩虹全息 211

三 彩虹全息对成象透镜的特殊要求 213

8.6 位相全息图 214

8.7 激光散斑及其应用 215

一 激光散斑的特性 216

二 散斑图样的记录光路 216

三 散斑照相 216

8.8 体积全息图简介 218

一 基元体全息图的光栅结构 219

二 布喇格定律 220

三 基元体全息图的灵敏度 221

8.9 计算全息图 223

一 抽样 223

二 计算离散傅里叶谱 224

三 罗曼编码法 225

8.10 全息照相应用简介 226

一 全息光学元件 226

二 干涉计量 227

习题 232

第九章 光学信息处理 234

9.1 阿贝－波特实验及泽尼克相衬法 234

一 阿贝－波特（Abbe-Porter）实验 234

二 泽尼克相衬显微镜 237

9.2 基本相干光处理系统 239

一 光学频谱分析系统 239

二 光学滤波系统 240

三 光学相关系统 242

四 混合处理系统 243

9.3 相干光学处理 244

一 图象相减 244

二 象边缘增强 247

三 图象识别 247

四 逆滤波消模糊——象质改善 249

五 相干光反馈系统 250

9.4 非相干光处理 251

一 基于几何成象的非相干光处理 252

二 基于几何投影的非相干光处理 254

9.5 白光信息处理 255

一 工作原理 255

二 应用举例 257

9.6 非线性处理 259

一 θ调制 259

二 半色调网屏技术 260

9.7 实时混合处理 262

一 空间光调制器 263

二 实时混合处理系统 264

习题 265

附录A 贝塞尔函数的积分表达式的推导 266

主要参考文献 269