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第1 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 光波场的复振幅描述 1

1.1.2 光波场中任意平面上的复振幅及其空间频率的概念 3

1.2 二维傅里叶变换与频谱函数的概念 7

1.2.1 傅里叶级数与频谱 7

1.2.2 博里叶变换与频谱函数 10

1.3 卷积与相关 15

1.3.1 卷积的定义、性质和计算 15

1.3.2 相关的定义、性质和计算 19

1.4 现代光学中常用的函数 21

1.5 连续函数信号的离散与抽样定理 31

1.6 光波场的部分相干理论简介 35

1.6.1 互相干函数和互相干度 35

1.6.2 准单色光的干涉和互强度 37

习题一 41

第2章 线性系统概论 44

2.1 线性系统的基本概念 44

2.2 线性系统分析方法 46

2.2.1 线性系统基元函数的响应 46

2.2.2 线性系统的空间域和频率域分析方法 48

2.3 复合系统的传递函数 51

习题二 52

第3章 傅里叶光学基础 54

3.1 光波的标量衍射理论 54

3.1.1 光衍射的数理基础 54

3.1.2 基尔霍夫衍射公式 55

3.1.3 瑞利-索末菲衍射公式 59

3.1.4 非单色光的衍射 61

3.2 衍射问题的频率域分析 63

3.2.1 频谱的传播效应 63

3.2.2 衍射过程的频谱分析 64

3.3 基尔霍夫衍射公式的近似 65

3.3.1 基尔霍夫衍射公式的近似处理方法 65

3.3.2 菲涅耳和夫琅和费衍射的“系统”分析 67

3.3.3 夫琅和费衍射实例 68

3.3.4 菲涅耳衍射计算 73

3.4 透镜的变换特性 78

3.4.1 透镜的相位变换特性 78

3.4.2 透镜的博里叶变换性质 80

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 一般光学系统的线性特性 86

3.6 光学成像系统的频率特性及其传递函数 88

3.6.1 相干成像系统的频率特性和相干传递函数 88

3.6.2 非相干成像系统的频率特性和学学传递函数 90

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 98

习题三 103

第4章 光学全息原理 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 再现像有放大率 109

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 相位全息图 119

4.6 体种全息图 120

4.6.1 基元体全息图的光栅结构 120

4.6.2 基元体全息图的再现 122

4.7 计算全息图简介 124

4.8 全息技术应用 127

4.8.1 全息光学元件 127

4.8.2 全息立体显示 129

4.8.3 全息干涉计量 131

习题四 133

第5章 光学信息处理 135

5.1 阿贝-波特实验、泽尼克相衬法和空间频率滤波 135

5.1.1 阿贝-波特实验与二元振幅滤波器 135

5.1.2 泽尼克相衬显微镜和相位滤波器 139

5.2 相干光学处理 140

5.2.1 基本相干光处理系统 140

5.2.2相干光学处理应用 146

5.3 非相干光处理 152

5.3.1 基于几何成像的非相干光处理 152

5.3.2 基于几何投影的非相干光处理 154

5.4 白光信息处理 155

5.4.1 白光信息处理系统的工作原理 155

5.4.2 白光侪息处理应用 157

5.5 非线性光学处理 159

5.6 实时光电混合处理技术 163

习题五 164

第6章 广义傅里叶变换及其光学实验 167

6.1 广义傅里叶变换的定义及性质 167

6.1.1 广义傅里叶变换的定义 167

6.1.2 广义傅里叶变换的基本性质和运算法则 168

6.1.3 广义傅里叶变换的本征函数 170

6.2 广义傅里叶变换的光学实现方法 170

6.2.1 实现广义傅里叶变换的第一类基本光学单元 170

6.2.2 实现广义傅里叶变换的第二类基本光学单元 172

6.3 基本光学单元的组合 173

习题六 177

第7章 光学小波变换 179

7.1 短时傅里叶变换和Morlet小波变换 179

7.1.1 短时傅里叶变换 180

7.1.2 伽伯变换 181

7.1.3 Morlet小波变换 182

7.2 小波变换的一般定义和性质 183

7.2.1 小波变换的定义 183

7.2.2 逆变换和相客性条件 184

7.2.3 小波变换的空间—频率窗和处理过程的局部化 185

7.3 实现小波变换的光学系统 187

7.3.1 实现一维小波变换光学系统 187

7.3.2 实现二维小波变换光学系统 188

7.4 光学小波变换的应用 190

习题七 193

参考文献 194