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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DHM151

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DIC154

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OCT172

12.3.2 傅里叶域OCT173

12.3.3 多普勒OCT174

12.3.4 光学相干显微174

12.3.5 相位敏感OCT175

12.3.6 微分相衬OCT175

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