第1章 二维傅里叶分析 1
1.1光学中常用的几种非初等函数 1
矩形函数 1
sinc函数 2
阶跃函数 3
符号函数 3
三角形函数 4
高斯函数 4
圆域函数 6
1.2 δ函数 6
δ函数的定义 6
δ函数的物理意义 8
δ函数的性质 8
梳状函数 10
1.3卷积 11
卷积概念的引入 12
卷积的定义 13
卷积的物理意义和几何意义 13
卷积的运算性质 14
卷积运算举例 16
1.4相关 18
互相关 18
自相关 19
相关运算举例 20
有限功率函数的相关 22
1.5傅里叶变换的基本概念 22
二维傅里叶变换的定义 22
存在条件 23
广义傅里叶变换 24
虚、实、奇、偶函数傅里叶变换的性质 25
傅里叶变换作为分解式 26
1.6二维傅里叶变换的基本定理 27
1.7傅里叶-贝塞尔变换 31
可分离变量函数的变换 31
具有圆对称的函数：傅里叶-贝塞尔变换 32
1.8常用傅里叶变换对 34
1.9线性系统与线性空间不变系统 36
系统的算符表示 36
线性系统的意义 37
脉冲响应函数与叠加积分 37
线性空间不变系统 传递函数 38
线性空间不变系统的本征函数 39
LSI级联系统 41
1.10二维采样定理 42
图像函数的采样表示法 43
奈奎斯特判据 44
原始函数的复原 44
空间-带宽积 45
思考题 46
习题 47
参考文献 49
第2章 标量衍射理论 50
2.1引言 50
2.2基尔霍夫衍射理论 51
数学预备知识 51
平面衍射屏的基尔霍夫衍射公式 54
菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 55
衍射公式与叠加积分 57
2.3衍射规律的频域表达式 57
衍射规律的频域描述 57
传播现象作为一种线性空间滤波器 59
衍射孔径对角谱的效应 59
2.4菲涅耳衍射与夫琅和费衍射 60
初步的近似处理 61
菲涅耳近似 61
夫琅和费衍射 63
夫琅和费衍射与菲涅耳衍射的关系 63
2.5夫琅和费衍射计算实例 64
矩孔和单缝的夫琅和费衍射 64
多缝的夫琅和费衍射 66
圆孔的夫琅和费衍射 68
圆环的夫琅和费衍射 69
正弦型振幅光栅的夫琅和费衍射 71
正弦型位相光栅的夫琅和费衍射 73
2.6菲涅耳衍射计算实例 75
傅里叶成像 75
衍射屏被会聚球面波照明时的衍射 77
方孔的菲涅耳衍射 78
2.7衍射的巴俾涅原理 82
思考题 83
习题 84
参考文献 86
第3章 光学成像系统的频率特性 87
3.1透镜的傅里叶变换性质 88
薄透镜的位相调制作用 88
透镜的傅里叶变换性质 90
透镜孔径的影响 92
3.2光学成像系统的一般分析 95
成像系统的普遍模型 95
衍射受限系统的点扩展函数 96
准单色光照明时物像关系分析 98
3.3衍射受限相干成像系统的传递函数 100
相干传递函数的定义 100
相干传递函数与系统物理性质的联系 101
像差对系统传递函数的影响 102
相干传递函数计算举例 103
3.4衍射受限非相干成像系统的传递函数 105
衍射受限系统的光学传递函数 105
OTF与CTF的关系 106
光学传递函数的一般性质和意义 107
衍射受限系统OTF的计算 109
像差对OTF的影响 112
3.5相干成像与非相干成像系统的比较 115
思考题 117
习题 118
参考文献 120
第4章 部分相干理论 121
4.1光场相干性的一般概念 121
光源的空间相干性与光源线度 121
光源的时间相干性与光波频谱 124
4.2互相干函数 128
解析信号——实多色场的复值表示 128
互相干函数与复相干度 129
互相干函数的谱表示 131
互相干函数与互相干度的测量 132
4.3准单色光的干涉 132
准单色场的互强度和复相干度 132
准单色光的传播 135
4.4范西特-泽尼克定理 140
范西特-泽尼克定理 140
均匀圆形光源的例子 141
思考题 143
习题 143
参考文献 144
第5章 光学全息照相 146
5.1全息照相的基本原理 146
全息图的记录和重现 146
基本理论 147
全息照相的基本特点 149
全息图的类型 149
5.2菲涅耳全息图 150
基元全息图的几何模型 151
点源全息图的记录和重现 152
几种特殊情况 154
5.3全息记录介质 156
基本术语 156
全息记录介质的特性 156
几种常用的全息记录介质 161
5.4全息照相装置及实验注意事项 164
全息照相所需的设备和元件 164
全息照相光路的布置 166
5.5傅里叶变换全息图 167
傅里叶变换全息图的记录和重现 167
准傅里叶变换全息图 168
无透镜傅里叶变换全息图 169
5.6像全息图 彩虹全息图 171
像全息图 171
彩虹全息图 172
5.7体积全息图 174
透射体积全息图 175
反射全息图 176
5.8模压全息图 178
全息图的模压复制 178
全息烫印箔 179
动态点阵全息图 179
5.9全息照相的应用 180
全息显示 181
全息光学元件 182
全息信息存储 185
思考题 189
习题 189
参考文献 190
第6章 空间滤波 192
6.1空间滤波的基本原理 193
阿贝成像理论 193
空间频谱分析系统 194
空间频率滤波系统 196
空间滤波的傅里叶分析 198
6.2空间滤波器的结构类型和应用举例 201
空间滤波器结构类型 201
空间滤波器应用举例 202
6.3暗场法与纹影法 204
暗场法 204
纹影法 205
思考题 207
习题 208
参考文献 209
第7章 相干光学处理 211
7.1图像相减 211
正弦光栅法 211
全息照相法 213
7.2匹配滤波与光学图像识别 214
空间匹配滤波器的意义 214
匹配滤波器的制作 214
利用匹配滤波器进行图像识别 215
7.3用梅林变换作光学相关 216
7.4用圆谐变换实现光学相关 218
7.5联合变换相关器 219
联合变换相关器的识别原理 219
实时联合变换相关器 220
7.6半色调网屏技术 221
半色调图片的制作 222
半色调网屏对图像的非线性处理 222
几种图像处理实例 223
7.7其他相干光学处理 225
用逆滤波器消模糊 225
光学微分 226
7.8空间光调制器 228
空间光调制器的意义和类型 228
液晶光阀 229
数字微反射镜器件 233
思考题 234
习题 235
参考文献 236
第8章 非相干光学处理 237
8.1相干与非相干光学处理的比较 237
8.2基于几何光学的非相干处理系统 238
图像乘积的积分运算 238
图像的相关和卷积 239
双极性信号的处理技术 240
利用散焦系统的非相干叠加积分 241
8.3基于衍射的非相干处理——非相干频域综合 242
切趾术 242
沃耳特（Wolter）最小强度检出滤波器 242
8.4白光信息处理 244
白光信息处理原理 244
实时假彩色编码技术 246
θ调制技术 248
8.5位相调制假彩色编码 250
光栅调制 250
漂白处理 250
滤波解调 251
思考题 252
习题 253
参考文献 254
第9章 信息光学在计量学中的应用 255
9.1全息干涉计量的原理和基本方法 255
全息干涉计量的特点 255
二次曝光全息干涉术 256
实时全息干涉术 257
时间平均全息干涉术 258
动态全息干涉术 260
9.2全息干涉图的数据处理方法 261
用二次曝光法测定三维位移场 261
测定刚体的微小转角与平动 264
测定物体的均匀应变 266
测定物体的微小振动 269
9.3散斑效应及其基本统计特征 270
散斑的光强分布函数 271
散斑图的衬度 275
散斑的特征尺寸 275
9.4二次曝光散斑图的记录和处理 277
二次曝光散斑图的记录 277
散斑图的处理方法 277
用双散斑图系统测量空间位移 279
用散斑摄影研究位相物体 281
用时间平均散斑图分析振动 283
9.5散斑干涉计量 284
9.6面内云纹法的基本概念 287
云纹的由来 287
均匀线位移引起的云纹效应 288
纯转动产生的云纹效应 289
均匀线位移和纯转动并存时引起的云纹效应 290
云纹移动效应和线应变符号的判别 292
云纹图的记录光路 292
投影云纹法 293
9.7衍射光栅云纹干涉法 294
闪耀光栅 294
面内位移的实时观测 296
差载面内位移 298
离面位移场的实时观测 299
三维位移导数场 299
思考题 301
习题 302
参考文献 302
第10章 信息光学在光通信中的应用 304
10.1布喇格光纤光栅 304
光纤的基本结构 304
光纤中的色散 307
布喇格光纤光栅的记录方法 308
FBG的应用 310
10.2超短脉冲的整形 312
时间频率到空间频率的变换 312
脉冲整形系统 313
超短脉冲整形的应用 314
10.3阵列波导光栅 314
阵列波导光栅的基本结构 314
阵列波导光栅的工作原理 315
思考题 316
习题 316
参考文献 317
附录1 贝塞尔函数关系式表 318
附录2 全部习题答案 319