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第1章 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从几何光学到波动光学1

1.1.2光波场的复振幅描述3

1.1.3光波场中任意平面上的复振幅及其空间频率的概念5

1.2二维傅里叶变换与频谱函数的概念8

1.2.1傅里叶级数与频谱8

1.2.2傅里叶变换与频谱函数12

1.3卷积与相关16

1.3.1卷积的定义、性质和计算17

1.3.2相关的定义、性质和计算20

1.4现代光学中常用的函数23

1.5连续函数信号的离散与抽样定理33

1.6光波场的部分相干理论简介36

1.6.1互相干函数和互相干度36

1.6.2准单色光的干涉和互强度38

习题一42

第2章 线性系统概论45

2.1线性系统的基本概念45

2.2线性系统分析方法47

2.2.1线性系统对基元函数的响应47

2.2.2线性系统的空间域和频率域分析方法49

2.3复合系统的传递函数52

习题二53

第3章 傅里叶光学基础55

3.1光波的标量衍射理论55

3.1.1光衍射的数理基础55

3.1.2基尔霍夫衍射公式56

3.1.3瑞利-索末菲衍射公式60

3.1.4非单色光的衍射62

3.2衍射问题的频率域分析63

3.2.1频谱的传播效应64

3.2.2衍射过程的频谱分析65

3.3基尔霍夫衍射公式的近似66

3.3.1基尔霍夫衍射公式的近似处理方法66

3.3.2菲涅耳及夫琅和费衍射的“系统”分析68

3.3.3夫琅和费衍射实例69

3.3.4菲涅耳衍射计算74

3.4透镜的变换特性79

3.4.1透镜的相位变换特性79

3.4.2透镜的傅里叶变换特性81

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黑箱模型及线性特性87

3.6光学成像系统的频率特性及其传递函数87

3.6.1相干成像系统的频率特性和相干传递函数89

3.6.2非相干成像系统的频率特性和光学传递函数91

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99

习题三103

第4章 光学全息、数字全息的原理及激光散斑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再现像的放大率109

4.1.4全息图的分类110

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真彩色全息图119

4.5.1记录彩色全息的三基色激光器119

4.5.2真彩色全息记录材料121

4.5.3真彩色全息图的记录和再现122

4.6相位全息图124

4.7体积全息图125

4.7.1基元体全息图的光栅结构125

4.7.2基元体全息图的再现127

4.8计算全息图简介129

4.9数字全息简介132

4.9.1数字全息的记录132

4.9.2数字全息的再现算法133

4.9.3数字全息在光学显微中的应用135

4.10全息技术应用136

4.10.1全息光学元件136

4.10.2全息立体显示139

4.10.3全息干涉计量140

4.11激光散斑143

4.11.1散斑场的统计特性143

4.11.2激光散斑测量技术146

习题四151

第5章 光学信息处理153

5.1阿贝-波特实验、泽尼克相衬法和空间频率滤波153

5.1.1阿贝-波特实验与二元振幅滤波器153

5.1.2泽尼克相衬显微镜和相位滤波器156

5.2相干光学处理157

5.2.1基本相干光处理系统157

5.2.2相干光学处理的应用164

5.3非相干光处理169

5.3.1基于几何成像的非相干光处理169

5.3.2基于几何投影的非相干光处理171

5.4白光信息处理172

5.4.1白光信息处理系统的工作原理172

5.4.2白光信息处理的应用174

5.5非线性光学处理176

5.6实时光电混合处理技术180

习题五182

第6章 广义傅里叶变换及其光学实现184

6.1广义傅里叶变换的定义及性质184

6.1.1广义傅里叶变换的定义184

6.1.2广义傅里叶变换的基本性质和运算法则185

6.1.3广义傅里叶变换的本征函数187

6.2广义傅里叶变换的光学实现方法187

6.2.1实现广义傅里叶变换的第一类基本光学单元187

6.2.2实现广义傅里叶变换的第二类基本光学单元189

6.3基本光学单元的组合190

习题六194

第7章 光学小波变换196

7.1短时傅里叶变换和Morlet小波变换196

7.1.1短时傅里叶变换197

7.1.2伽伯变换198

7.1.3 Morlet小波变换199

7.2小波变换的一般定义和性质200

7.2.1小波变换的定义200

7.2.2逆变换和相容性条件201

7.2.3小波变换的空间—频率窗和处理过程的局部化202

7.3实现小波变换的光学系统204

7.3.1一维小波变换光学系统204

7.3.2二维小波变换光学系统207

7.4光学小波变换的应用208

习题七211

参考文献213