傅立葉光學（第3版）

《傅立葉光學（第3版）》是2016年機械工業出版社出版的圖書

基本介紹

• ISBN：9787111529941
• 出版時間：2016-04-01

內容簡介

本書系統地闡述了傅立葉光學即信息光學的基礎理論和主要套用。全書共10章。第1、2章為傅立葉分析和二維線性系統。第3~6章運用線性系統理論討論光的傳播、衍射、經透鏡的傅立葉變換、光學成像系統的頻率特性和部分相干理論。第7~10章是全息術、光學信息處理、散斑測量術以及傅立葉光學的其他套用。

本書內容豐富,基本概念和物理圖像清晰,注重基本物理思想及分析方法的討論。內容深入淺出,循序漸進。各章精選了習題,便於教學和自學,有益於培養學生的創新思維。本書在第2版的基礎上修訂而成、保持了原書的精華和特色,根據學科發展，重點補充了數字全息術、光學信息處理、散斑測量術等內容。

本書可作為高等學校光電信息科學與工程、物理學類、儀器類等專業本科生和研究生的教材,也可供光電信息技術領域的科技人員參考。

目錄

第3版前言

第2版前言

第1版前言

緒論

第1章傅立葉分析

1.1一些常用函式

1.2脈衝函式

1.2.1δ函式的定義與性質

1.2.2梳狀函式

1.3卷積

1.3.1卷積的定義

1.3.2卷積運算定律

1.3.3包含脈衝函式的卷積

1.4相關

1.4.1互相關

1.4.2自相關

1.4.3有限功率函式的相關

1.5正交矢量空間和正交函式系

1.5.1正交矢量空間

1.5.2正交函式系

1.6傅立葉級數

1.6.1三角傅立葉級數

1.6.2指數傅立葉級數

1.7傅立葉變換

1.7.1傅立葉變換定義及存在條件

1.7.2廣義傅立葉變換

1.7.3虛、實、奇、偶函式傅立葉變換的性質

1.7.4傅立葉變換定理

1.7.5可分離變數函式的變換

1.7.6傅立葉貝塞爾變換

1.7.7周期函式的變換

1.7.8一些常用函式的傅立葉變換式

習題

第2章二維線性系統

2.1線性系統

2.1.1用數學算符表示系統

2.1.2線性系統的定義

2.1.3脈衝回響

2.2線性不變系統

2.2.1線性不變系統的定義

2.2.2線性不變系統的傳遞函式

2.2.3線性不變系統的本徵函式

2.2.4線性不變系統作為濾波器

2.2.5級聯繫統

2.2.6線回響和直邊回響

2.3抽樣定理

2.3.1函式的抽樣

2.3.2函式的還原

2.3.3空間頻寬積

習題

第3章標量衍射理論

3.1光波的數學描述

3.1.1單色光波場的復振幅表示

3.1.2球面波

3.1.3平面波

3.1.4平面波的空間頻率

3.1.5局部空間頻率

3.1.6復振幅分布的空間頻譜(角譜)

3.2基爾霍夫衍射理論

3.2.1惠更斯菲涅耳原理

3.2.2亥姆霍茲方程

3.2.3亥姆霍茲和基爾霍夫積分定理

3.2.4基爾霍夫衍射公式

3.2.5光波傳播的線性性質

3.3衍射的角譜理論

3.3.1角譜的傳播

3.3.2孔徑對角譜的影響

3.4菲涅耳衍射

3.4.1菲涅耳衍射公式

3.4.2菲涅耳衍射的例子——泰伯效應

3.5夫琅禾費衍射

3.5.1夫琅禾費衍射公式

3.5.2一些簡單孔徑的夫琅禾費衍射

3.6衍射的巴比涅原理

3.7衍射光柵

3.7.1列陣定理

3.7.2線光柵

3.7.3餘弦型振幅光柵

3.7.4正弦型位相光柵

3.7.5矩形位相光柵

3.8菲涅耳衍射和分數傅立葉變換

3.8.1分數傅立葉變換的定義和性質

3.8.2用菲涅耳衍射實現分數傅立葉變換

習題

第4章透鏡的位相調製和傅立葉變換性質

4.1透鏡的位相調製作用

4.1.1透鏡對於入射波前的作用

4.1.2透鏡的厚度函式

4.1.3透鏡的復振幅透過率

4.2透鏡的傅立葉變換性質

4.2.1物體緊靠透鏡放置

4.2.2物體放置在透鏡前方

4.2.3物體放置在透鏡後方

4.2.4透鏡孔徑的影響

4.3光學頻譜分析系統

4.3.1系統

4.3.2套用

習題

第5章光學成像系統的頻率特性

5.1透鏡的成像性質

5.2成像系統的一般分析

5.2.1成像系統的普遍模型

5.2.2阿貝成像理論

5.2.3單色光照明的衍射受限系統

5.2.4非單色光照明

5.3衍射受限的相干成像系統的頻率回響

5.3.1相干傳遞函式

5.3.2相干傳遞函式計算和運用實例

5.3.3相干傳遞函式的角譜解釋

5.3.4相干線回響函式和直邊回響函式

5.4衍射受限的非相干成像系統的頻率回響

5.4.1非相干照明時的物像關係式

5.4.2光強的空間頻譜

5.4.3光學傳遞函式的定義及物理意義

5.4.4OTF與CTF的聯繫

5.4.5衍射受限系統的OTF

5.4.6衍射受限系統的OTF計算和運用實例

5.4.7非相干線回響和直邊回響函式

5.5像差對成像系統傳遞函式的影響

5.5.1廣義光瞳函式

5.5.2像差對CTF的影響

5.5.3像差對OTF的影響

5.5.4離焦系統的OTF分析

5.6光學傳遞函式的測量

5.7相干與非相干成像系統的比較

5.7.1截止頻率

5.7.2兩點的解析度

5.7.3相干噪聲

5.7.4空間頻寬積和自由度

5.8光學鏈

5.8.1光學鏈及其頻率回響

5.8.2一些典型環節和器件的傳遞函式

習題

第6章部分相干理論

6.1實多色場的復值表示

6.2光場相干性的一般概念

6.2.1時間相干性

6.2.2空間相干性

6.3互相干函式

6.3.1互相干函式和復相干度

6.3.2互相干函式的譜表示

6.4相干度的測量

6.4.1干涉條紋對比度與復相干度的關係

6.4.2時間相干性測量

6.4.3空間相干性測量

6.5傅立葉變換光譜學

6.5.1傅立葉變換光譜學原理

6.5.2相干時間與有效譜寬

6.6準單色光的干涉

6.7準單色光的傳播和衍射

6.7.1互強度的傳播

6.7.2薄透明物體對互強度的影響

6.7.3部分相干光的衍射

6.7.4傳播現象的空間頻率域分析

6.8范西特澤尼克定理

6.8.1范西特澤尼克(Van CittertZernike)定理的推導

6.8.2均勻圓形光源的例子

6.8.3麥可遜測星干涉儀

6.9部分相干場中透鏡的傅立葉變換性質

6.10部分相干光成像

6.10.1物像平面互強度的關係

6.10.2相干成像與非相干成像的極端情況

6.10.3系統的頻率回響

習題

第7章全息術

7.1引言

7.2波前記錄與重建

7.2.1波前記錄

7.2.2波前重建

7.3同軸全息圖和離軸全息圖

7.3.1同軸全息圖

7.3.2離軸全息圖

7.4基元全息圖分析

7.4.1基元光柵

7.4.2基元波帶片點源全息圖

7.5幾種不同類型的全息圖

7.5.1菲涅耳全息圖和夫琅禾費全息圖像全息圖

7.5.2傅立葉變換全息圖

7.5.3彩虹全息圖

7.5.4位相全息圖

7.5.5模壓全息圖

7.5.6合成全息圖

7.5.7彩色全息圖

7.6平面全息圖的衍射效率

7.6.1振幅全息圖的衍射效率

7.6.2位相全息圖的衍射效率

7.7體積全息圖

7.7.1體全息光柵

7.7.2透射體積全息圖

7.7.3反射體積全息圖

7.7.4耦合波理論

7.7.5相位型體光柵的衍射效率

7.8計算全息圖

7.8.1概述

7.8.2抽樣、計算和編碼

7.8.3迂迴位相全息圖

7.8.4改進的離軸計算全息圖

7.8.5計算全息干涉圖

7.8.6相息圖

7.9二元光學

7.9.1衍射光學元件

7.9.2二元光學元件

7.9.3二元光學元件的製作

7.10記錄介質

7.10.1鹵化銀乳膠

7.10.2重鉻酸鹽明膠(DCG)

7.10.3光致抗蝕劑

7.10.4光致聚合物

7.10.5光折變材料

7.10.6光導熱塑膠

7.11全息術的套用

7.11.1全息干涉計量

7.11.2全息光學元件

7.11.3全息顯微術

7.11.4全息信息存儲

7.12數字全息術

7.12.1引言

7.12.2數字全息術的基本原理

7.12.3各種數字全息術

7.12.4數字全息干涉術

習題

第8章光學信息處理

8.1引言

8.1.1什麼是光學信息處理

8.1.2簡要歷史

8.1.3光學處理與數字處理的比較

8.2相干濾波的基本原理

8.2.1阿貝波特實驗

8.2.2空間濾波的傅立葉分析

8.2.3相干濾波的基本原理和運算

8.2.4系統和濾波器

8.3簡單振幅濾波的例子

8.3.1低通濾波——消除圖像上周期性格線

8.3.2高通濾波——用於邊緣增強

8.3.3帶通或方向濾波——用於信號或缺陷檢測

8.4位相濾波——澤尼克相襯法

8.5光柵濾波器的套用——圖像加減和微分

8.5.1光柵濾波器——用於圖像加減

8.5.2複合光柵濾波器——用於圖像微分

8.6光學圖像識別

8.6.1全息濾波器的製作和工作原理

8.6.2匹配濾波器(Matched Filter)

8.6.3體全息相關識別

8.6.4聯合變換相關器(Joint Transform Correlator)

8.6.5光電混合圖像識別系統

8.6.6實現空間不變的圖像識別的方法

8.7圖像復原

8.7.1補償濾波器

8.7.2逆濾波器(Inverse Filter)

8.7.3維納濾波器(Wiener Filter)

8.8非相干光處理

8.8.1相干與非相干光處理的比較

8.8.2基於衍射的非相干空間濾波——OTF或PSF綜合

8.8.3基於幾何光學的非相干處理

8.9白光信息處理

8.9.1白光處理系統及其工作原理

8.9.2假彩色編碼

8.9.3θ調製

8.10光學小波變換

8.10.1小波變換的定義

8.10.2幾種常用的小波函式

8.10.3光學小波變換的實現

8.10.4小波變換在光學圖像識別中的套用

8.11光學矩陣運算

8.11.1非相干矩陣矢量乘法器

8.11.2矩陣矩陣乘法器

8.11.3處理雙極性信號和複數數據

習題

第9章散斑測量術

9.1散斑現象及其分類

9.2散斑照相術

9.2.1散斑照相術原理

9.2.2數字散斑照相術

9.2.3數字散斑相關術

9.2.4白光散斑照相術

9.3散斑干涉術

9.3.1雙照明散斑干涉成像系統

9.3.2電子散斑干涉術數字散斑干涉術

9.3.3剪下散斑干涉術

9.3.4相移散斑干涉術

9.3.5散斑測量振動

習題

第10章傅立葉光學的其他套用

10.1結構光三維測量技術

10.1.1相位測量輪廓術

10.1.2傅立葉變換輪廓術

10.2布拉格光纖光柵

附錄貝塞爾函式

參考文獻