信息光学理论与计算PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

信息光学理论与计算PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 数学预备知识1

1.1 常用的几种非初等函数1

1.1.1 矩形函数1

1.1.2 sinc函数3

1.1.3 阶跃函数4

1.1.4 符号函数5

1.1.5 三角函数5

1.1.6 高斯函数6

1.1.7 圆域函数7

1.1.8 狄拉克δ函数7

1.1.9 梳状函数10

1.2 二维傅里叶变换10

1.2.1 二维傅里叶变换的定义和存在条件10

1.2.2 傅里叶变换定理12

1.2.3 二维傅里叶变换在极坐标下的表示13

1.3 线性系统14

1.3.1 线性系统的定义14

1.3.2 脉冲响应和叠加积分15

1.3.3 二维线性不变系统的定义16

1.3.4 线性不变系统的传递函数和本征函数17

1.4 二维抽样定理18

1.4.1 函数的抽样18

1.4.2 原函数的复原20

1.4.3 空间-带宽积21

习题21

参考文献22

第2章 标量衍射理论23

2.1 光波的复函数表示23

2.2 空间平面光波场的复振幅27

2.3 各向同性介质中光波的电磁理论30

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30

2.3.2 波动方程的平面简谐波解31

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32

2.3.4 光波场的能量传递33

2.4 经典标量衍射理论34

2.4.1 基尔霍夫公式及瑞利-索末菲公式34

2.4.2 衍射的角谱理论41

2.4.3 衍射问题的傍轴近似——菲涅耳衍射积分43

2.4.4 夫琅禾费衍射47

2.5 柯林斯公式48

2.5.1 傍轴光学系统的ABCD矩阵表示49

2.5.2 傍轴球面波的ABCD定律及等效傍轴透镜光学系统54

2.5.3 柯林斯公式与出射光瞳衍射公式56

习题62

参考文献63

第3章 衍射积分的解析解及应用65

3.1 夫琅禾费衍射的计算65

3.1.1 矩形孔的夫琅禾费衍射65

3.1.2 圆形孔的夫琅禾费衍射66

3.1.3 振幅型正弦光栅的夫琅禾费衍射68

3.1.4 相位型正弦光栅的夫琅禾费衍射70

3.2 矩形孔及正弦振幅光栅的菲涅耳衍射72

3.2.1 矩形孔的菲涅耳衍射72

3.2.2 直边衍射条纹的间距公式76

3.2.3 正弦振幅光栅的菲涅耳衍射77

3.3 矩形孔衍射场半解析公式的应用80

3.3.1 用菲涅耳函数表示菲涅耳衍射80

3.3.2 折射棱镜阵列的衍射场82

3.3.3 空间曲面衍射场的计算85

习题90

参考文献91

第4章 衍射积分的快速傅里叶变换计算93

4.1 离散傅里叶变换与傅里叶变换的关系93

4.1.1 空域连续函数的离散及延拓94

4.1.2 离散傅里叶变换与傅里叶变换的关系95

4.2 菲涅耳衍射的快速傅里叶变换计算98

4.2.1 菲涅耳衍射积分的S-FFT算法98

4.2.2 菲涅耳衍射的S-FFT计算与实际测量的比较101

4.2.3 菲涅耳衍射的卷积算法102

4.2.4 菲涅耳衍射变换及其在二元光学设计中的应用105

4.3 经典衍射积分的数值计算110

4.3.1 基尔霍夫衍射传递函数及衍射计算111

4.3.2 瑞利-索末菲衍射传递函数及衍射计算112

4.3.3 衍射的角谱传递函数及计算113

4.3.4 不同衍射积分的计算实例114

4.3.5 不同传递函数之间的关系117

4.3.6 经典衍射积分的逆运算118

4.4 菲涅耳衍射的分数傅里叶变换表示及其计算119

4.4.1 分数傅里叶变换的定义120

4.4.2 分数傅里叶变换的几个基本性质120

4.4.3 分数傅里叶变换与菲涅耳积分的比较121

4.4.4 FRT的D-FFT算法及菲涅耳衍射的计算123

4.4.5 二维光波场衍射的FRT计算及实验证明126

4.4.6 不同计算方法中衍射场的空间宽度比较128

4.5 柯林斯公式及其逆运算129

4.5.1 柯林斯公式129

4.5.2 柯林斯公式的S-FFT计算130

4.5.3 柯林斯公式的D-FFT计算131

4.5.4 柯林斯公式逆运算满足取样定理的条件133

4.5.5 数值计算及实验证明133

习题137

参考文献137

第5章 光学成像系统139

5.1 透镜的光学变换性质139

5.1.1 物体在透镜前139

5.1.2 物体在透镜后143

5.1.3 透镜孔径引起的渐晕效应145

5.2 衍射受限成像146

5.2.1 衍射受限成像系统的脉冲响应147

5.2.2 衍射受限成像系统像光场的计算150

5.2.3 衍射受限成像实验及理论模拟151

5.3 衍射受限成像系统的相干传递函数152

5.3.1 出射光瞳较大时的脉冲响应表达式152

5.3.2 衍射受限成像系统的相干传递函数153

5.3.3 像差对系统传递函数的影响154

5.4 衍射受限系统的非相干传递函数155

5.4.1 衍射受限系统的光学传递函数156

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158

5.4.3 光学传递函数的一般性质和意义159

5.4.4 衍射受限系统的OTF的计算161

5.4.5 有像差的光学传递函数OTF164

5.4.6 有离焦像差的光学传递函数及成像计算165

5.5 相干成像与非相干成像系统的比较171

5.5.1 两个点物像分辨极限的比较171

5.5.2 像强度频谱的比较173

5.5.3 图像阶跃边沿响应的比较与分析174

5.5.4 相干光照明的散斑效应178

习题179

参考文献180

第6章 部分相干理论181

6.1 引言181

6.2 可见度183

6.3 互相干函数及相干度186

6.4 时间相干和空间相干190

6.5 恒星干涉仪194

习题196

参考文献196

第7章 光学信息处理197

7.1 阿贝二次成像理论和阿贝-波特实验197

7.1.1 阿贝二次成像理论197

7.1.2 阿贝-波特实验198

7.2 空间频率滤波系统和空间滤波器202

7.2.1 空间频率滤波系统202

7.2.2 空间滤波器204

7.2.3 Vanderlugt滤波器205

7.2.4 Vanderlugt滤波器的使用207

7.3 空间滤波器的应用实例209

7.3.1 策尼克相衬显微镜209

7.3.2 Maréchal的工作和补偿滤波器210

7.4 相干光信息处理系统211

7.4.1 多重像的实现212

7.4.2 图像的相减和相加213

7.4.3 图像的特征识别215

7.4.4 逆滤波器和图像的恢复218

7.5 非相干光信息处理系统220

7.5.1 两幅图像乘积的积分221

7.5.2 两幅图像的卷积和相关运算221

习题222

参考文献223

第8章 全息照相224

8.1 全息照相的基本原理224

8.1.1 平面波形成的全息图——全息光栅226

8.1.2 点光源形成的全息图244

8.1.3 同轴全息图和离轴全息图252

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267

8.2 几种其他主要类型的全息图273

8.2.1 体积（厚）全息图273

8.2.2 白光再现全息图281

8.2.3 浮雕全息图285

8.2.4 计算机全息图290

8.2.5 脉冲全息图293

8.3 全息记录材料294

8.3.1 卤化银乳胶全息图294

8.3.2 光导热塑全息图294

8.3.3 光折变晶体全息图296

8.3.4 重铬酸明胶全息图298

8.3.5 光致抗蚀剂全息图301

8.3.6 光致聚合物全息图301

8.4 全息照相实验302

8.4.1 基本设备和器件302

8.4.2 光路布置注意事项309

8.4.3 激光安全313

8.5 全息照相的应用概况314

8.5.1 全息显示314

8.5.2 全息光学元件316

8.5.3 全息信息存储317

习题318

参考文献320

第9章 全息干涉计量323

9.1 全息干涉计量的基本原理和方法323

9.1.1 单曝光法或实时全息法324

9.1.2 双曝光法或二次曝光法337

9.1.3 连续曝光法或时间平均法354

9.2 全息干涉计量中的一些特殊技术358

9.2.1 提高相位测量灵敏度的一些方法358

9.2.2 外差全息干涉计量术374

9.2.3 全息等值线法376

9.2.4 比较全息干涉计量术381

9.2.5 全息剪切干涉计量方法387

9.2.6 实时全息的一些特殊方法390

9.2.7 大型结构的全息检测——大景深全息技术416

9.3 全息干涉计量技术的应用428

9.3.1 全息干涉计量技术的应用近况428

9.3.2 记录材料的进展457

9.3.3 全息系统的智能化、小型化、多功能化463

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469

习题486

参考文献489

第10章 数字全息502

10.1 平滑波面数字全息的基本理论502

10.1.1 基于菲涅耳衍射积分及其逆运算的数字全息503

10.1.2 菲涅耳数字全息波面重建系统的脉冲响应506

10.1.3 消除波面重建噪声的讨论516

10.1.4 傍轴光学系统的数字全息525

10.2 数字全息的统计光学表述533

10.2.1 散射光的统计光学理论533

10.2.2 散射光波场的傅里叶变换重建535

10.2.3 散射光波场的卷积重建537

10.2.4 消零级衍射干扰的物平面光波场高保真卷积重建545

10.3 相位型数字全息图及波面重建551

10.3.1 相位型数字全息图的形成及波面重建552

10.3.2 理论模拟及实验证明554

10.4 散射光的真彩色数字全息557

10.4.1 三基色光波重建计算涉及的主要问题557

10.4.2 真彩色图像重建实验559

10.5 数字微镜及在全息显示中的应用563

10.5.1 数字微镜工作原理563

10.5.2 全息图的数字微镜显示565

10.5.3 数字微镜重建图像系统的瞬时脉冲响应567

10.5.4 DMD重建图像的近似计算及实验证明570

10.5.5 基于DMD的数字合成全息技术572

10.6 数字全息在无损检测中的应用574

10.6.1 实时数字全息检测透明物应力分布574

10.6.2 物体三维形貌的数字全息检测581

10.6.3 三维粒子场检测585

习题591

参考文献592

第11章 光波分复用通信技术中的基本器件与网络系统595

11.1 光波在光纤中的传播595

11.1.1 光纤中光传播的几何光学近似596

11.1.2 光纤中光传播的波动光学理论601

11.2 光纤Bragg光栅609

11.2.1 光纤光栅的写入609

11.2.2 光纤Bragg光栅的耦合模理论611

11.2.3 光纤Bragg光栅的应用618

11.3 光子晶体光纤621

11.4 光波在波导中的传播623

11.4.1 波导中光传播的几何光学近似624

11.4.2 波导中光传播的波动光学理论626

11.5 平面阵列波导光栅639

11.6 光信号的发送、接收和放大640

11.6.1 半导体激光器640

11.6.2 半导体光探测器644

11.6.3 光纤放大器646

11.7 光纤网络650

11.7.1 光波分复用网络650

11.7.2 光纤网络的测试652

习题663

参考文献663