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