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衍射計算及數字全息(上)/光學與光子學叢書

  • 作者：李俊昌|責編:劉鳳娟|總主編:周炳琨
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030409584
  • 出版日期：2015/06/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：277
人民幣：RMB 109 元      售價：元
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內容大鋼
    在標量衍射理論的框架下，本書系統總結經典及廣義衍射公式的數值計算療法，對空間曲面光源衍射場的數值計算進行專門討論，並且以數字全息及3D物體的計算全息為衍射計算的應用載體，對數字全息涉及的理論、技術及數字全息干涉計量進行詳細介紹，對目前迅速發展的全息3D顯示技術進行研究。書附光碟給出全書的主要計算程序及計算涉及的圖像文件。
    全書由9章及4個附錄構成，分上、下兩冊出版。上冊包含1?5章，下冊包含6?9章及附錄。第1章是數學預備知識；第2章介紹標量衍射理論及不同形式的衍射計算公式；第3章基於取樣定理詳細討論不同衍射公式的數值計算方法；第4章對光全息術進行介紹；第5、6章是數字全息的基本理論；第7、8章介紹全息干涉計量理淪及數字全息干涉計量的應用實例；第9章對數字全息3D顯示及3D動畫演算法進行研究。附錄A是電腦圖像的基本知識；附錄B循垮漸進地給出MATLAB編寫的全書主要計算程序、程序說明及計算實例；附錄C是書中重要的彩色圖像；附錄D是書附光碟的內容介紹。為便於閱讀全書，附錄A?C同時由光碟給出。
    本書可作為高等院校光學、光學工程、光信息科學技術、電子科學與技術等專業的研究生教材，也可供相關專業的教師及科技工作者參考。
作者介紹
李俊昌|責編:劉鳳娟|總主編:周炳琨
目錄
（上冊）
  序言
  第1章  數學預備知識
    1.1  常用的幾種非初等函數
      1.1.1  矩形函數
      1.1.2  sina函數
      1.1.3  階躍函數
      1.1.4  符號函數
      1.1.5  三角函數
      1.1.6  圓域函數
      1.1.7  狄拉克□函數
      1.1.8  梳狀函數
    1.2  二維傅里葉變換
      1.2.1  二維傅里葉變換的定義和存在條件
      1.2.2  傅里葉變換定理
      1.2.3  二維傅里葉變換在極坐標下的表示
    1.3  線性系統
      1.3.1  線性系統的定義
      1.3.2  脈衝響應和疊加積分
      1.3.3  二維線性空問不變系統的定義
      1.3.4  線性空間不變系統的傳遞函數和本征函數
    1.4  二維取樣定理
      1.4.1  函數的取樣
      1.4.2  原函數的複原
      1.4.3  空間?帶寬積
    參考文獻
  第2章  標量衍射理論
    2.1  光波的復函數表示
      2.1.1  單色光的復函數表示
      2.1.2  三維空間中光波場的表達式
      2.1.3  空間平面上平面波及球面波的復振幅
    2.2  標量衍射理論
      2.2.1  波動方程
      2.2.2  波動方程的平面簡諧波解
      2.2.3  衍射的角譜理論
      2.2.4  基爾霍夫公式及瑞利索末菲公式
      2.2.5  衍射問題的傍軸近似——菲涅耳衍射積分
      2.2.6  夫琅禾費衍射
    2.3  夫琅禾費衍射的計算實例
      2.3.1  矩形孔在透鏡焦平面上的衍射圖像
      2.3.2  圓形孔的夫琅禾費衍射
      2.3.3  三角形孔在透鏡焦平面上的衍射圖像
      2.3.4  振幅型正弦光柵的夫琅禾費衍射
    2.4  菲涅耳衍射積分的解析及半解析計算
      2.4.1  正弦振幅光柵的菲涅耳衍射
      2.4.2  矩形孔的菲涅耳衍射
      2.4.3  複雜形狀孔徑的菲涅耳衍射
      2.4.4  利用矩形孔衍射公式計算折射稜鏡陣列的衍射場
      2.4.5  三角形孔的菲涅耳衍射
    2.5  柯林斯公式

      2.5.1  傍軸光學系統的ABCD矩陣表示
      2.5.2  傍軸球面波的ABCD定律及等效傍軸透鏡光學系統
      2.5.3  柯林斯公式推導
    2.6  基於柯林斯公式討論單透鏡系統的光學變換性質
      2.6.1  物體在透鏡前
      2.6.2  物體在透鏡后
    參考文獻
  第3章  衍射的數值計算及應用實例
    3.1  離散傅里葉變換與傅里葉變換的關係
      3.1.1二  維連續函數的離散及周期延拓
      3.1.2  離散傅里葉變換與傅里葉變換的關係
    3.2  菲涅耳衍射積分的快速傅里葉變換計算
      3.2.1  菲涅耳衍射積分的sFFT演算法
      3.2.2  菲涅耳衍射的SFFT計算與實際測量的比較
      3.2.3  菲涅耳衍射的DFFT演算法
      3.2.4  DFFT演算法的實驗證明
      3.2.5  菲涅耳衍射的分數傅里葉變換表示及其計算
      3.2.6  菲涅耳衍射的綜合孔徑表示及其計算
    3.3  經典衍射公式的快速傅里葉變換計算
      3.3.1  基爾霍夫公式及瑞利索末菲公式的卷積形式
      3.3.2  經典衍射公式的統一表述
      3.3.3  計算卷積形式的經典衍射公式時取樣條件的討論
      3.3.4  基於能量守恆原理對實際取樣條件的討論
      3.3.5  不同衍射積分的計算實例
      3.3.6  不同經典衍射公式的FFT計算研究小結
      3.3.7  經典衍射積分的逆運算
    3.4  柯林斯公式的計算
      3.4.1  柯林斯公式及其逆運算式
      3.4.2  柯林斯公式的S-FFT計算
      3.4.3  柯林斯公式逆運算的S-IFFT計算
      3.4.4  柯林斯公式的D-FFT計算
      3.4.5  柯林斯公式逆運算的D-FFT計算
      3.4.6  數值計算及實驗證明
    3.5  空間曲面衍射場的計算
      3.5.1  傾斜發光面及傾斜觀測面的衍射計算
      3.5.2  發光面為空間曲面的衍射場計算
      3.5.3  觀測面為空間曲面的衍射場計算
    3.6  衍射數值計算的應用實例
      3.6.1  二元光學元件的設計
      3.6.2  三角形面源集合演算法在計算全息中的應用
      3.6.3  空間觀測曲面衍射場計算的應用實例
    參考文獻
  第4章  光全息的基本理論
    4.1  光全息術的基本原理
      4.1.1  光全息術概述
      4.1.2  同軸全息圖
      4.1.3  離軸全息圖
      4.1.4  離軸全息圖衍射像分離的條件
    4.2  部分相干理論及其在全息研究中的應用
      4.2.1  非單色光波場的解析信號表示

      4.2.2  非單色光楊氏干涉實驗研究
      4.2.3  全息研究中將光波視為完全相干波時應滿足的條件討論
      4.2.4  記錄菲涅耳平面全息圖的光學系統
    4.3  菲涅耳全息圖及重現像性質研究
      4.3.1  點源全息圖的記錄
      4.3.2  點源全息圖的再現
      4.3.3  像的放大率
      4.3.4  像的線模糊
    4.4  幾種常用的平面全息圖
      4.4.1  夫琅禾費全息圖
      4.4.2  傅里葉變換全息圖
      4.4.3  無透鏡傅里葉變換全息圖
      4.4.4  像全息圖
      4.4.5  相位型全息圖
    4.5  平面全息圖的衍射效率
      4.5.1  振幅全息圖的衍射效率
      4.5.2  相位全息圖的衍射效率
    參考文獻
  第5章  數字全息及物光波前重建計算
    5.1  離軸數字全息及波前的1-FFT重建
      5.1.1  離軸數字全息記錄系統
      5.1.2  數字全息圖的記錄及重建過程中透射光的傳播特性
      5.1.3  離軸數字全息系統的設計
      5.1.4  離軸數字全息系統的優化模擬及實驗研究
      5.1.5  波前重建質量討論
    5.2  一FFT方法重建波前的雜訊研究及消除
      5.2.1  數字全息圖的衍射效率
      5.2.2  零級衍射干擾的直接消除
      5.2.3  物光復振幅直接獲取法
    5.3  基於衍射「接力」運算及虛擬數字全息圖的物光場重建
      5.3.1  基於衍射「接力」運算的波前重建
      5.3.2  基於虛擬數字全息圖的波前重建演算法
    5.4  基於球面重建波及角譜衍射理論的波前重建
      5.4.1  球面波為重建波的可控放大率波前重建方法
      5.4.2  可控放大率波前重建實驗
      5.4.3  可控放大率波前重建雜訊消除的研究
      5.4.4  FIMG4FFT法波前重建質量研究
    5.5  數字全息重建圖像的焦深
      5.5.1  數字全息重建圖像焦深的理論研究
      5.5.2  數字全息重建像焦深的實驗研究
      5.5.3  焦深研究的討論及推廣
    5.6  散射物體的真彩色數字全息
      5.6.1  統一彩色圖像物理尺寸的補零1FFT重建法
      5.6.2  D13BFT與FI]MG4FFT演算法的實驗證明及比較
      5.6.3  FIMG4FFT與sPH4FFT重建真彩色圖像的比較研究
      5.6.4  vDH4FFT演算法重建真彩色圖像的實驗研究
    5.7  數字全息物光場的超解析度記錄與重建
      5.7.1  基於取樣定理及角譜衍射理論對CcD探測信息的研究
      5.7.2  離軸數字全息超解析度記錄系統的優化設計
      5.7.3  超解析度記錄全息圖的波前重建方法

      5.7.4  超解析度記錄系統波前重建質量模擬
      5.7.5  改變照明物光角度實現離軸數字全息超解析度記錄的基本理論
      5.7.6  超解析度物光場波前重建模擬
      5.7.7  基於飛秒激光特性的子全息圖准同時記錄與物光場重建
    參考文獻
（下冊）
  第6章  物光通過光學系統的波前重建
  第7章  全息干涉計量的基本原理及常用技術
  第8章  數字全息在光學檢測中的應用
  第9章  數字全息的3D顯示及動畫演算法研究
  附錄A  電腦圖像的基礎知識
  附錄B  基本計算程序及應用實例
  附錄C  彩色圖像附頁
  附錄D  《衍射計算及數字全息》書附光碟內容
  後記

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