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第一章 光波场的数学描述1

1.1光波场的复振幅表示1

一 平面波2

二 球面波3

三 柱面波4

1.2光波场中任一 平面上的复振幅表示5

一 平面光波复振幅的空间频率描述5

二 球面光波场中任一 平面上的复振幅9

1.3光波函数的位相因子11

一 平面波的位相因子12

二 球面波的位相因子12

三 柱面波的位相因子13

思考题14

习题14

第二章 傅里叶分析16

2.1函数的正交展开和傅里叶级数16

一 信号按正交函数系展开16

二 傅里叶级数19

三 频谱的概念21

2.2傅里叶变换25

一 傅里叶积分与傅里叶变换26

二 傅里叶变换算子30

三 频谱函数32

四 傅里叶变换的性质34

五 二 维傅里叶变换41

2.3δ函数43

一 广义函数简介43

二 δ函数的定义及其表示方法45

三 δ函数的性质49

2.4卷积与相关55

一 卷积的定义55

二 卷积的计算方法56

三 卷积的性质60

四 相关的定义61

五 相关的计算方法63

六 相关的性质64

2.5常用函数66

一 偶脉冲对和奇脉冲对66

二 阶跃函数（刀口函数）67

三 符号函数69

四 矩形函数70

五 三 角形函数72

六 sinc函数和sinc2函数72

七 高斯函数73

八 圆域函数74

九抽样函数（comb函数）74

2.6信号离散与抽样定理81

一 离散信号的表示81

二 正弦波的抽样81

三 任意连续函数的抽样83

四 函数的抽样与恢复85

思考题87

习题88

第三章 线性系统概论91

3.1线性系统的基本概念91

一 系统及其分类91

二 线性系统的定义92

三 线性系统的算子表示93

四 线性系统和线性不变系统的特性94

3.2线性系统的分析方法95

一 基元函数的响应95

二 线性系统的两种分析方法98

3.3复合系统的传递函数101

一 串联系统101

二 并联系统102

三 反馈系统102

思考题104

习题104

第四章 标量衍射理论基础106

4.1 衍射概述106

4.2基尔霍夫积分定理107

一 亥姆霍兹（H.Helmholtz）方程107

二 格林定理108

三 基尔霍夫积分定理108

4.3基尔霍夫衍射公式110

一 衍射装置与积分定理的应用110

二 基尔霍夫衍射公式的推导110

三 巴俾涅原理113

4.4瑞利－索末菲衍射公式114

一 格林函数的选择114

二 瑞利－索末菲衍射公式115

4.5非单色光波的衍射116

一 复色光波的衍射公式116

二 准单色光波的衍射公式118

4.6标量衍射中若干问题简析118

一 三 种标量衍射公式118

二 衍射公式和叠加积分120

三 光的传播和衍射120

四 基尔霍夫理论的不自洽性及适用性121

五 衍射公式对一 般照明情况的适用性121

4.7衍射问题的频率域分析121

一 从空域到频域122

二 频谱的传播效应122

三 衍射过程的频谱分析124

4.8基尔霍夫衍射公式的近似125

一 衍射分区的实验根据125

二 菲涅耳近似和夫琅和费近似126

4.9菲涅耳和夫琅和费衍射的“系统”分析128

一 菲涅耳衍射“系统”分析128

二 夫琅和费衍射“系统”分析129

4.10夫琅和费衍射实例130

一 矩孔的夫琅和费衍射130

二 带掩模矩孔的夫琅和费衍射131

三 圆孔的夫琅和费衍射132

四 正弦型振幅光栅的夫琅和费衍射133

五 正弦型位相光栅的夫琅和费衍射135

4.11 b 菲涅耳衍射计算136

一菲涅耳衍射的频域计算137

二 某些特殊情况下菲涅耳衍射的计算137

三 平面光波的直边菲涅耳衍射141

思考题146

习题146

第五章 相干理论简介148

5.1 互相干函数和相干度148

5.2准单色光的干涉和互强度150

一 准单色光的互强度150

二 范西特－泽尼克（VanCittert-Zernike）定理152

三 霍普金斯（Hopkins）公式155

四 一 个例子156

5.3 互强度的传播和广义惠更斯原理159

习题160

第六章 透镜的变换特牲161

6.1 薄透镜的位相变换161

6.2透镜的傅里叶变换特性162

一 一 般变换式163

二 物面位于透镜前d0处165

三 物位于透镜后d1处167

习题169

第七章 光学成象系统的频率特牲172

7.1 正薄透镜的成象172

7.2一 般光学成象系统的分析175

一 黑箱模型175

二 成象系统的线性特性176

7.3相干传递函数177

一 相干传递函数的概念177

二 相干传递函数的计算例178

三 相干传递函数的简要说明179

7.4非相干光学传递函数181

一 光学传递函数的概念181

二 光学传递函数与相干传递函数的关系182

三 光学传递函数的性质183

四 OTF与光瞳函数的关系184

五 光学传递函数的计算例184

六 光学传递函数的物理解释186

7.5实际光学系统的传递函数188

一 广义光瞳函数188

二 有象差系统的相干传递函数188

三 有象差系统的光学传递函数188

四 离焦成象系统的OTF189

7.6相干成象和非相干成象的比较191

一 象的强度频谱与衬度191

二 两点间的分辨率193

习题194

第八章 光全息学基本原理196

8.1 光全息术概述196

8.2全息照相的基本方程197

一 波前记录197

二 波前再现198

三 参考光束的最小偏置角199

四 平面全息图的成象公式201

8.3傅里叶变换全息图的理论分析203

一 标准的傅里叶变换全息图204

二 准傅里叶变换全息图205

三 无透镜傅里叶变换全息图206

8.4象全息图208

一 照明光源单色性影响208

二 照明光源大小的影响209

8.5彩虹全息210

一 二 步彩虹全息210

二 一 步彩虹全息211

三 彩虹全息对成象透镜的特殊要求213

8.6 位相全息图214

8.7 激光散斑及其应用215

一 激光散斑的特性216

二 散斑图样的记录光路216

三 散斑照相216

8.8 体积全息图简介218

一 基元体全息图的光栅结构219

二 布喇格定律220

三 基元体全息图的灵敏度221

8.9 计算全息图223

一 抽样223

二 计算离散傅里叶谱224

三 罗曼编码法225

8.10全息照相应用简介226

一 全息光学元件226

二 干涉计量227

习题232

第九章光学信息处理234

9.1阿贝－波特实验及泽尼克相衬法234

一 阿贝－波特（Abbe-Porter）实验234

二 泽尼克相衬显微镜237

9.2基本相干光处理系统239

一 光学频谱分析系统239

二 光学滤波系统240

三 光学相关系统242

四 混合处理系统243

9.3相干光学处理244

一 图象相减244

二 象边缘增强247

三 图象识别247

四 逆滤波消模糊——象质改善249

五 相干光反馈系统250

9.4非相干光处理251

一 基于几何成象的非相干光处理252

二 基于几何投影的非相干光处理254

9.5白光信息处理255

一 工作原理255

二 应用举例257

9.6非线性处理259

一 θ调制259

二 半色调网屏技术260

9.7 实时混合处理262

一 空间光调制器263

二 实时混合处理系统264

习题265

附录A贝塞尔函数的积分表达式的推导266

主要参考文献269