数字全息显微PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 传统（模拟）全息 1

1.2 数字全息 4

参考文献 7

第2章 衍射光学和傅里叶光学 10

2.1 傅里叶变换和数学背景 10

2.1.1 一维定义 10

2.1.2 二维定义 12

2.1.3 笛卡儿几何学 12

2.1.4 圆柱几何学 13

2.1.5 傅里叶变换的基本属性 13

2.1.6 卷积和相关 14

2.1.7 一些有用的公式 15

2.2 标量衍射理论 16

2.3 2D孔径的衍射 17

2.3.1 旁轴（菲涅尔）近似 17

2.3.2 夫琅和费衍射 18

2.4 角谱的传播 19

2.5 透镜的传输 20

2.5.1 透镜实现的傅里叶变换 22

2.5.2 透镜成像 23

2.5.3 有限口径的透镜 23

参考文献 24

第3章 全息原理 25

3.1 概述 25

3.2 基本概念 25

3.2.1 全息公式 26

3.3 平面波全息 27

3.4 点源全息 29

3.4.1 放大倍率 30

3.4.2 准直参考光束 31

3.5 全息处理 32

3.5.1 振幅全息和相位全息 32

3.5.2 透射全息和反射全息 32

3.5.3 薄全息和厚全息 32

3.5.4 全息材料 33

3.5.5 光折变晶体实现相位共轭 33

3.5.6 四波混频 33

3.5.7 光谱烧孔效应 34

3.5.8 受激光子回波 34

参考文献 35

第4章 数值衍射的基本方法 36

4.1 离散傅里叶变换 36

4.1.1 编程实现傅里叶变换 38

4.2 菲涅尔变换方法 39

4.3 惠更斯卷积方法 41

4.4 角谱方法 42

4.5 几种方法的比较 43

参考文献 44

第5章 数字全息的光机结构 46

5.1 数字全息成像的基本操作 46

5.2 数字Gabor全息 50

5.3 数字共轴全息 51

5.4 数字像面全息 52

5.5 数字傅里叶全息 53

5.6 数字菲涅耳全息 55

参考文献 57

第6章 数字全息的理论研究 59

6.1 全息图的数字采样 59

6.2 维格纳分布函数 61

6.2.1 WDF的基本特性 61

6.2.2 透镜的傅里叶变换 62

6.2.3 傅里叶全息 63

6.2.4 菲涅尔全息 64

6.2.5 空间一带宽积 64

6.3 分数阶傅里叶变换 65

6.4 小波 66

参考文献 68

第7章 直流项和孪生项的抑制 71

7.1 抑制直流项 71

7.2 移相方法 73

7.3 散斑法 75

7.4 角谱滤波 76

参考文献 78

第8章 相移数字全息 79

8.1 PSDH的基本原理 79

8.2 减少移相的步数 81

8.2.1 三步移相法 81

8.2.2 两步移相法 81

8.3 未知相位步骤的移相 82

8.4 相移的具体技术 84

8.4.1 相移方法 84

8.4.2 外差数字全息 84

8.4.3 异步数字全息 85

8.4.4 同步相移 86

8.4.5 分数泰伯效应 86

8.4.6 空间相移 87

8.5 相移数字全息（PSDH）的误差和噪声 87

参考文献 88

第9章 数字全息的数值技术 91

9.1 数值聚焦 91

9.1.1 扩展焦点 93

9.2 像素分辨率控制 94

9.2.1 补零方法 94

9.2.2 两步传输方法 95

9.3 光学相位解包裹 96

9.4 倾斜平面间的衍射 100

9.5 像差补偿 102

参考文献 104

第10章 数字全息中的特殊技术 108

10.1 合成孔径方法 108

10.2 多平面相位恢复 110

10.2.1 非迭代方法 110

10.2.2 迭代方法 112

10.2.3 相位恢复的其他方法 113

10.3 动态系统 113

10.4 降低噪声 114

10.5 非线性光学 115

10.5.1 非线性光学材料的成像 115

10.5.2 非线性光学光束的数字全息 115

10.6 数字全息的光学参数 117

10.6.1 彩色数字全息 117

10.6.2 偏振数字全息 118

10.6.3 其他波长和粒子 118

参考文献 120

第11章 数字全息显微 125

11.1 光学显微基础 125

11.1.1 光学结构 125

11.1.2 放大倍率 126

11.1.3 分辨率 127

11.1.4 物镜 127

11.1.5 眼睛光学系统 127

11.1.6 相机 128

11.2 光学显微 128

11.2.1 亮场显微 128

11.2.2 暗场显微 129

11.2.3 泽尼克相衬显微 129

11.2.4 差分干涉对比 130

11.2.5 干涉显微 131

11.2.6 偏振显微 132

11.2.7 荧光显微 132

11.2.8 共焦激光扫描显微 132

11.2.9 多光子激发和非线性光学显微 133

11.3 数字全息显微 133

11.3.1 光源 134

11.3.2 干涉仪 134

11.3.3 相机 136

11.3.4 计算机 137

11.3.5 实例 137

11.3.6 模拟全息显微与数字全息显微的比较 140

11.4 DHM法进行的定量相位显微 140

11.5 细胞显微和其他应用 142

11.6 DHM的特种技术 146

11.6.1 全反射数字全息显微 146

11.6.2 单张全息图中的多模式显微技术 149

11.6.3 暗场DHM 151

11.6.4 带有分束立方棱镜的数字全息干涉仪 151

11.6.5 无透镜片基全息显微 152

11.7 定量相位显微的其他方法 152

11.7.1 傅里叶相位显微 152

11.7.2 希尔伯特Hilbert相位显微 153

11.7.3 衍射相位显微术 154

11.7.4 定量DIC 154

11.7.5 螺旋相衬显微 156

11.7.6 低相干干涉显微 156

参考文献 157

第12章 低相干和断层扫描（层析）技术 161

12.1 低相干数字全息显微技术 161

12.1.1 低相干光源 161

12.1.2 旋转毛玻璃片 162

12.1.3 菲涅耳非相干相关全息 165

12.1.4 消色差条纹系统 167

12.1.5 三角干涉仪 167

12.1.6 锥光全息 168

12.2 光学扫描全息 169

12.2.1 光学扫描全息的基本原理 169

12.2.2 OSH的成像特性 170

12.2.3 相关技术和应用 171

12.3 光学相干层析成像 172

12.3.1 时域OCT 172

12.3.2 傅里叶域OCT 173

12.3.3 多普勒OCT 174

12.3.4 光学相干显微 174

12.3.5 相位敏感OCT 175

12.3.6 微分相衬OCT 175

12.3.7 相位色散显微 176

12.3.8 相位参考显微 176

12.4 全场光学相干层析（FFOCT） 177

12.4.1 FFOCT的原理 177

12.4.2 FFOCT的技术和应用 179

12.4.3 飞光数字全息 181

12.5 数字干涉全息（DH） 183

12.5.1 DIH的原理 183

12.5.2 DIH的相关技术和应用 186

12.6 层析 188

12.6.1 光学投影层析 188

12.6.2 光学衍射层析 188

12.6.3 全息光学相干成像 189

12.6.4 浑浊成像 190

参考文献 191