本书从光传播的物理概念出发，通过对不同形式衍射积分的研究，对目前流行的计算方法进行了概括总结，给出衍射计算解决光信息技术问题的实例。
为适应面向21世纪的“信息光学”课程教学的需要，本书包含了目前大学本科“信息光学”课程的主要内容。主要包括：二维线性系统、标量衍射理论、衍射积分的解析解及数值计算、光学成像系统、部分相干理论、光学信息处理技术、全息照相、全息干涉计量、数字全息以及光通信技术中的基本器件与网络系统。
本书基本内容可以作为高等学校“光信息科学与技术”专业的本科生教材，也可作为相关专业师生的教材及参考书。书中打“*”号部分主要适用于研究生及科技工作者参考。
样章试读
目录
- 前言
第1章 数学预备知识
1.1 常用的几种非初等函数
1.1.1 矩形函数
1.1.2 sinc函数
1.1.3 阶跃函数
1.1.4 符号函数
1.1.5 三角函数
1.1.6 高斯函数
1.1.7 圆域函数
1.1.8 狄拉克δ函数
1.1.9 梳状函数
1.2 二维傅里叶变换
1.2.1 二维傅里叶变换的定义和存在条件
1.2.2 傅里叶变换定理
1.2.3 二维傅里叶变换在极坐标下的表示
1.3 线性系统
1.3.1 线性系统的定义
1.3.2 脉冲响应和叠加积分
1.3.3 二维线性不变系统的定义
1.3.4 线性不变系统的传递函数和本征函数
1.4 二维抽样定理
1.4.1 函数的抽样
1.4.2 原函数的复原
1.4.3 空间-带宽积
习题
第1章参考文献
第2章 标量衍射理论
2.1 光波的复函数表示
2.2 空间平面光波场的复振幅
2.3 各向同性介质中光波的电磁理论
2.3.1 各向同性介质中的麦克斯韦方程组、物质方程及波动方程
2.3.2 波动方程的平面简谐波解
2.3.3 平面简谐光波的电矢量E、磁矢量B与传播方向的关系
2.3.4 光波场的能量传递
2.4 经典标量衍射理论
2.4.1 基尔霍夫公式及瑞利-索末菲公式
2.4.2 衍射的角谱理论
2.4.3 衍射问题的傍轴近似——菲涅耳衍射积分
2.4.4 夫琅禾费衍射
2.5 柯林斯公式
2.5.1 傍轴光学系统的ABCD矩阵表示
2.5.2 傍轴球面波的ABCD定律及等效傍轴透镜光学系统
2.5.3 柯林斯公式与出射光瞳衍射公式
习题
第2章参考文献
第3章 衍射积分的解析解及应用
3.1 夫琅禾费衍射的计算
3.1.1 矩形孔的夫琅禾费衍射
3.1.2 圆形孔的夫琅禾费衍射
3.1.3 振幅型正弦光栅的夫琅禾费衍射
3.1.4 相位型正弦光栅的夫琅禾费衍射
3.2 矩形孔及正弦振幅光栅的菲涅耳衍射
3.2.1 矩形孔的菲涅耳衍射
3.2.2 直边衍射条纹的间距公式
3.2.3 正弦振幅光栅的菲涅耳衍射
*3.3 矩形孔衍射场半解析公式的应用
3.3.1 用菲涅耳函数表示菲涅耳衍射
3.3.2 折射棱镜阵列的衍射场.
3.3.3 空间曲面衍射场的计算
习题
第3章参考文献
第4章 衍射积分的快速傅里叶变换计算
4.1 离散傅里叶变换与傅里叶变换的关系
4.1.1 空域连续函数的离散及延拓
4.1.2 离散傅里叶变换与傅里叶变换的关系
4.2 菲涅耳衍射的快速傅里叶变换计算
4.2.1 菲涅耳衍射积分的S-FFT算法
4.2.2 菲涅耳衍射的S-FFT计算与实际测量的比较
4.2.3 菲涅耳衍射的卷积算法
4.2.4 菲涅耳衍射变换及其在二元光学设计中的应用
4.3 经典衍射积分的数值计算
4.3.1 基尔霍夫衍射传递函数及衍射计算
4.3.2 瑞利-索末菲衍射传递函数及衍射计算
4.3.3 衍射的角谱传递函数及计算
4.3.4 不同衍射积分的计算实例
4.3.5 不同传递函数之间的关系
4.3.6 经典衍射积分的逆运算
*4.4 菲涅耳衍射的分数傅里叶变换表示及其计算
4.4.1 分数傅里叶变换的定义
4.4.2 分数傅里叶变换的几个基本性质
4.4.3 分数傅里叶变换与菲涅耳积分的比较
4.4.4 FRT的D-FFT算法及菲涅耳衍射的计算
4.4.5 二维光波场衍射的FRT计算及实验证明
4.4.6 不同计算方法中衍射场的空间宽度比较
*4.5 柯林斯公式及其逆运算
4.5.1 柯林斯公式
4.5.2 柯林斯公式的S-FFT计算
4.5.3 柯林斯公式的D-FFT计算
4.5.4 柯林斯公式逆运算满足取样定理的条
4.5.5 数值计算及实验证明
习题
第4章参考文献
第5章 光学成像系统
5.1 透镜的光学变换性质
5.1.1 物体在透镜前
5.1.2 物体在透镜后
5.1.3 透镜孔径引起的渐晕效应
5.2 衍射受限成像
5.2.1 衍射受限成像系统的脉冲响应
5.2.2 衍射受限成像系统像光场的计算
5.2.3 衍射受限成像实验及理论模拟
5.3 衍射受限成像系统的相干传递函数
5.3.1 出射光瞳较大时的脉冲响应表达式
5.3.2 衍射受限成像系统的相干传递函数
5.3.3 像差对系统传递函数的影响
5.4 衍射受限系统的非相干传递函数
5.4.1 衍射受限系统的光学传递函数
5.4.2 衍射受限系统的光学传递函数和相干传递函数的关系
5.4.3 光学传递函数的一般性质和意义
5.4.4 衍射受限系统的OTF的计算
5.4.5 有像差的光学传递函数OTF
5.4.6 有离焦像差的光学传递函数及成像计算
*5.5 相干成像与非相干成像系统的比较
5.5.1 两个点物像分辨极限的比较
5.5.2 像强度频谱的比较
5.5.3 图像阶跃边沿响应的比较与分
5.5.4 相干光照明的散斑效应
习题
第5章参考文献
第6章 部分相干理论
6.1 引言
6.2 可见度
6.3 互相干函数及相干度
6.4 时间相干和空间相干
6.5 恒星干涉仪
习题
第6章参考文献
第7章 光学信息处理
7.1 阿贝二次成像理论和阿贝-波特实验
7.1.1 阿贝二次成像理论
7.1.2 阿贝-波特实验
7.2 空间频率滤波系统和空间滤波器
7.2.1 空间频率滤波系统
7.2.2 空间滤波器
7.2.3 Vanderlugt滤波器
7.2.4 Vanderlugt滤波器的使用
7.3 空间滤波器的应用实例
7.3.1 策尼克相衬显微镜
7.3.2 Maréchal的工作和补偿滤波器
7.4 相干光信息处理系统
7.4.1 多重像的实现
7.4.2 图像的相减和相加
7.4.3 图像的特征识别
7.4.4 逆滤波器和图像的恢复
7.5 非相干光信息处理系统
7.5.1 两幅图像乘积的积分
7.5.2 两幅图像的卷积和相关运算
习题
第7章参考文献
第8章 全息照相
8.1 全息照相的基本原理
8.1.1 平面波形成的全息图——全息光栅
8.1.2 点光源形成的全息图
8.1.3 同轴全息图和离轴全息图
8.1.4 菲涅耳全息图和夫琅禾费全息图以及傅里叶变换全息图
8.2 几种其他主要类型的全息图
8.2.1 体积(厚)全息图
8.2.2 白光再现全息图
*8.2.3 浮雕全息图
*8.2.4 计算机全息图
8.2.5 脉冲全息图
*8.3 全息记录材料
8.3.1 卤化银乳胶全息图
8.3.2 光导热塑全息图
8.3.3 光折变晶体全息图
8.3.4 重铬酸明胶全息图
8.3.5 光致抗蚀剂全息图
8.3.6 光致聚合物全息图
8.4 全息照相实验
8.4.1 基本设备和器件
8.4.2 光路布置注意事项
8.4.3 激光安全
8.5 全息照相的应用概况
8.5.1 全息显示
8.5.2 全息光学元件
8.5.3 全息信息存储
习题
第8章参考文献
第9章 全息干涉计量
9.1 全息干涉计量的基本原理和方法
9.1.1 单曝光法或实时全息法
9.1.2 双曝光法或二次曝光法
9.1.3 连续曝光法或时间平均法
*9.2 全息干涉计量中的一些特殊技术
9.2.1 提高相位测量灵敏度的一些方法
9.2.2 外差全息干涉计量术
9.2.3 全息等值线法
9.2.4 比较全息干涉计量术
9.2.5 全息剪切干涉计量方法
9.2.6 实时全息的一些特殊方法
9.2.7 大型结构的全息检测——大景深全息技术
*9.3 全息干涉计量技术的应用
9.3.1 全息干涉计量技术的应用近况
9.3.2 记录材料的进展
9.3.3 全息系统的智能化、小型化、多功能化
9.3.4 脉冲全息与高功率激光的实时全息研究高速瞬变物理现象
习题
第9章参考文献
第10章 数字全息
10.1 平滑波面数字全息的基本理论
10.1.1 基于菲涅耳衍射积分及其逆运算的数字全息
*10.1.2 菲涅耳数字全息波面重建系统的脉冲响应
10.1.3 消除波面重建噪声的讨论
*10.1.4 傍轴光学系统的数字全息
10.2 数字全息的统计光学表述
10.2.1 散射光的统计光学理论
10.2.2 散射光波场的傅里叶变换重建
10.2.3 散射光波场的卷积重建
*10.2.4 消零级衍射干扰的物平面光波场高保真卷积重建
*10.3 相位型数字全息图及波面重建
10.3.1 相位型数字全息图的形成及波面重建
10.3.2 理论模拟及实验证明
*10.4 散射光的真彩色数字全息
10.4.1 三基色光波重建计算涉及的主要问题
10.4.2 真彩色图像重建实验
*10.5 数字微镜及在全息显示中的应用
10.5.1 数字微镜工作原理
10.5.2 全息图的数字微镜显示
10.5.3 数字微镜重建图像系统的瞬时脉冲响应
10.5.4 DMD重建图像的近似计算及实验证明
10.5.5 基于DMD的数字合成全息技术
*10.6 数字全息在无损检测中的应用
10.6.1 实时数字全息检测透明物应力分布
10.6.2 物体三维形貌的数字全息检测
10.6.3 三维粒子场检测
习题
第10章参考文献
第11章 光波分复用通信技术中的基本器件与网络系统
11.1 光波在光纤中的传播
11.1.1 光纤中光传播的几何光学近似
11.1.2 光纤中光传播的波动光学理论
11.2 光纤Bragg光栅
11.2.1 光纤光栅的写入
11.2.2 光纤Bragg光栅的耦合模理论
11.2.3 光纤Bragg光栅的应用
11.3 光子晶体光纤
11.4 光波在波导中的传播
11.4.1 波导中光传播的几何光学近似
11.4.2 波导中光传播的波动光学理论
11.5 平面阵列波导光栅
11.6 光信号的发送、接收和放大
11.6.1 半导体激光器
11.6.2 半导体光探测器
11.6.3 光纤放大器
11.7 光纤网络
11.7.1 光波分复用网络
11.7.2 光纤网络的测试
习题
第11章参考文献
京公网安备 11010102004214号