第1章 衍射、傅里叶光学与成像 1
1.1 本章引论 1
1.2 日益重要的应用举例 2
1.2.1 密集波分复用（DWDM）／解复用 2
1.2.2 光学与微波DWDM系统 2
1.2.3 衍射与亚波长光学元件 2
1.2.4 纳米尺度衍射器件与严格衍射理论 3
1.2.5 现代成像技术 3
第2章 线性系统与变换 4
2.1 本章引论 4
2.2 线性系统与平移不变性 4
2.3 连续空间傅里叶变换 6
2.4 傅里叶变换的存在条件 7
2.5 傅里叶变换的性质 7
2.6 实傅里叶变换 11
2.7 幅度谱和相位谱 13
2.8 汉克尔变换 13
第3章 波传播基本定理 16
3.1 本章引论 16
3.2 波 16
3.3 电磁波 20
3.4 相量表示法 21
3.5 非电介质中的波动方程 21
3.6 非电介质中的波动方程的相量表示 23
3.7 平面电磁波 24
第4章 标量衍射理论 27
4.1 本章引论 27
4.2 亥姆霍兹方程 27
4.3 平面波角谱 29
4.4 平面波角谱的快速傅里叶变换（FFT） 31
4.5 基尔霍夫衍射理论 35
4.5.1 基尔霍夫衍射理论 35
4.5.2 菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 36
4.6 瑞利-索末菲衍射理论 37
4.6.1 基尔霍夫近似 38
4.6.2 第二瑞利-索末菲公式 38
4.7 第一瑞利-索末菲衍射积分的另一种推导 38
4.8 非单色波的瑞利-索末菲衍射积分 39
第5章 菲涅耳与夫琅禾费近似 40
5.1 本章引论 40
5.2 菲涅耳衍射 40
5.3 菲涅耳衍射的快速傅里叶变换的实现 45
5.4 傍轴波动方程 46
5.5 夫琅禾费衍射 47
5.6 衍射光栅 48
5.7 正弦幅值光栅的夫琅禾费衍射 49
5.8 正弦幅值光栅的菲涅耳衍射 50
5.9 正弦相位光栅的夫琅禾费衍射 51
5.10 狭缝衍射光栅 52
第6章 逆衍射 53
6.1 本章引论 53
6.2 菲涅耳和夫琅禾费近似的逆衍射问题 53
6.3 角谱表述下的逆衍射 53
6.4 分析 54
第7章 宽角度下标量衍射理论的近场和远场近似 57
7.1 本章引论 57
7.2 菲涅耳和夫琅禾费近似的回顾 58
7.3 径向近似 59
7.4 高阶改进与分析 60
7.5 逆衍射与迭代优化 61
7.6 数值算例 62
7.7 更高精度近似 67
7.8 小结 68
第8章 几何光学 69
8.1 本章引论 69
8.2 光线的传播 69
8.3 光线方程 71
8.4 程函方程 72
8.5 局部空间频率和光线 73
8.6 子午面光线的矩阵表示 75
8.7 厚透镜 79
8.8 光学系统的入瞳和出瞳 80
第9章 傅里叶变换和相干光学系统成像 82
9.1 本章引论 82
9.2 薄透镜的相变 82
9.3 透镜的傅里叶变换 83
9.3.1 波场入射在透镜上 83
9.3.2 初始波场在透镜左侧 83
9.3.3 初始波场在透镜右侧 84
9.4 基于二维线性滤波的成像 85
9.4.1 有限透镜孔径的影响 86
9.5 相衬显微术 86
9.6 共焦扫描显微术 88
9.6.1 图像形成 88
9.7 复杂光学系统的算子代数 90
第10章 准单色波成像 94
10.1 本章引论 94
10.2 希尔伯特变换 94
10.3 解析信号 96
10.4 非单色波场的解析信号表示 99
10.5 准单色波、相干和非相干波 99
10.6 一般成像系统中的衍射效应 100
10.7 准单色波场成像 100
10.7.1 干涉成像 101
10.7.2 非相干成像 102
10.8 衍射受限成像系统的频率响应 102
10.8.1 相干成像系统 102
10.8.2 非相干成像系统 102
10.9 光学传递函数的计算机计算 105
10.10 像差 106
10.10.1 泽尔尼克（Zernike）多项式 107
第11章 基于波调制的光学器件 110
11.1 本章引论 110
11.2 照相胶片和干板 110
11.3 胶片的透光率 111
11.4 调制传递函数 112
11.5 漂白 113
11.6 衍射光学、二元光学和数字光学 113
11.7 电子束刻蚀 114
11.7.1 衍射光学元件的应用 115
第12章 光在非均匀介质中传播 116
12.1 本章引论 116
12.2 非均匀介质的亥姆霍兹方程 116
12.3 非均匀介质的傍轴波动方程 117
12.4 光束传播法（BPM） 117
12.4.1 波在折射率为？的均匀介质中传播 118
12.4.2 虚透镜效应 118
12.5 波在定向耦合器中的传播 119
12.5.1 耦合模理论概述 119
12.5.2 耦合模理论和光束传播法（BPM）的计算对比 120
第13章 全息 122
13.1 本章引论 122
13.2 相干波前记录 122
13.2.1 利思-厄帕尼斯克斯（Leith-Upatnieks）全息图 123
13.3 全息图的类型 124
13.3.1 菲涅耳和夫琅禾费全息图 124
13.3.2 像面全息图和傅里叶全息图 125
13.3.3 体全息图 125
13.3.4 模压全息图 126
13.4 用计算机模拟全息图的再现 126
13.5 全息成像的放大和分析 127
13.6 像差 129
第14章 切趾，超分辨率和缺失信息恢复 131
14.1 本章引论 131
14.2 切趾 132
14.2.1 离散时间窗 132
14.3 两点分辨率和信号恢复 134
14.4 收缩 135
14.4.1 收缩映射定理 136
14.5 用于信号恢复的收缩迭代方法 137
14.6 约束迭代反卷积 138
14.7 投影方法 140
14.8 凸集投影方法（POCS） 141
14.9 盖师贝格-帕普里斯算法（GP算法） 142
14.10 其他的凸集投影算法 142
14.11 从相位恢复信号 143
14.12 用离散傅里叶变换从离散相位函数中重构信号 144
14.13 广义投影 145
14.14 从幅值恢复信号 146
14.14.1 陷阱和隧道 147
14.15 用最小二乘法和广义逆法恢复图像 148
14.16 通过奇异值分解计算H＋ 148
14.17 最速下降法 150
14.18 共轭梯度法 151
第15章 衍射光学Ⅰ 153
15.1 本章引论 153
15.2 罗曼法 154
15.3 罗曼法中的近似 155
15.4 常幅值罗曼法 156
15.5 量化罗曼法 156
15.6 罗曼法的计算机仿真 157
15.7 基于硬限幅的傅里叶法 159
15.8 一种3-D点图像重构的简单算法 160
15.8.1 实验 161
15.9 快速加权零交叉算法 162
15.9.1 离轴平面参考波 164
15.9.2 实验 164
15.10 单图全息术 164
15.10.1 成像分析 166
15.10.2 实验 168
15.11 菲涅耳波带片 169
第16章 衍射光学Ⅱ 170
16.1 本章引论 170
16.2 虚拟全息 170
16.2.1 相位的确定 170
16.2.2 孔径效应 172
16.2.3 成像分析 172
16.2.4 信息容量，分辨率，带宽及冗余 174
16.2.5 体积效应 175
16.2.6 波长变化和／或构建及重构中全息图尺寸的变化引起的失真 176
16.2.7 实验 176
16.3 用于二元DOE设计的POCS方法 178
16.4 交叉迭代技术（IIT） 179
16.4.1 IIT算法实验 180
16.5 最优频率抽取交叉迭代技术（ODIFIIT） 181
16.5.1 ODIFIIT法的实验 184
16.6 复合的罗曼-ODIFIIT法 185
16.6.1 LM-ODIFIIT法的计算机实验 186
第17章 计算机成像技术Ⅰ：合成孔径雷达 189
17.1 本章简介 189
17.2 合成孔径雷达 189
17.3 测距分辨率 190
17.4 脉冲波形的选择 191
17.5 匹配滤波器 192
17.6 运用匹配滤波进行脉冲压缩 193
17.7 方位角分辨率 195
17.8 简化的SAR成像理论 196
17.9 用菲涅耳近似进行图像重构 198
17.10 数字图像重构算法 199
第18章 计算机成像技术Ⅱ：图像投影重构 201
18.1 本章引论 201
18.2 Radon变换 201
18.3 投影切片定理 202
18.4 逆Radon变换 203
18.5 Radon变换的性质 204
18.6 利用投影重构信号 205
18.7 傅里叶重构法 205
18.8 滤波-反投影算法 206
第19章 密集波分复用 209
19.1 本章引论 209
19.2 阵列波导光栅 209
19.3 不规则采样的零交叉法（MISZC） 212
19.3.1 修正项的计算方法 213
19.3.2 推广MISZC到三维结构 214
19.4 对MISZC的分析 214
19.4.1 色散分析 216
19.4.2 有限尺寸孔径 217
19.5 计算实验 217
19.5.1 点源孔径 218
19.5.2 多信道 219
19.5.3 有限尺寸孔径 219
19.5.4 生成负相位的方法 220
19.5.5 误差容限 220
19.5.6 3-D仿真 221
19.5.7 相位量化 221
19.6 实现过程中的问题 222
第20章 严格衍射理论的数值方法 224
20.1 本章引论 224
20.2 基于有限差分法的BPM 224
20.3 宽角度BPM 226
20.4 有限差分 228
20.5 时域有限差分法 228
20.6 计算机实验 231
20.7 傅里叶模式法 232
附录 235
附录A 脉冲函数 235
附录B 线性矢量空间 237
B.1 本章引论 237
B.2 矢量空间的性质 239
B.3 内积矢量空间 240
B.4 希尔伯特空间 242
附录C 离散时间傅里叶变换、离散傅里叶变换与快速傅里叶变换 243
C.1 离散时间傅里叶变换 243
C.2 离散时间傅里叶变换和傅里叶变换之间的联系 244
C.3 离散傅里叶变换 245
C.4 快速傅里叶变换 246
参考文献 247