信息光学是物理光学和信息理论相互渗透而发展起来的新的学科分支。全书共分11章,**介绍二维线性系统及其傅里叶分析,光学中常用到的特殊函数,卷积和傅里叶变换;叙述标量衍射理论和菲涅耳衍射与夫琅和费衍射以及它们与傅里叶变换的关系;讨论光学成像系统的衍射特性及频率传递函数,光学成像系统的光学传递函数,相干光的概念,光学全息照相的基本原理和光学全息的基本显示技术,空间滤波的基本原理和相干、非相干光学信息处理,以及光学干涉测量中的光信息处理。
本书可作为高等学校”光电信息工程”、”光信息科学与技术”、”光学工程”、”测控技术与仪器”、”光学”、”应用物理”等专业高年级本科生和研究生的教材,也可供从事光学信息处理、光学全息、应用光学等专业的科技人员参考。

第1章 二维线性系统及其傅里叶分析
1.1 光学中的信号与系统问题
光是一种具有电磁波性质的物质。光的传输空间中存在着空气、水、光学元件、障碍物等物质,通常把存在这些物质的空间统称为介质。光的传输过程既与光波本身的特性有关,也与传输中所通过的介质有关。即不同的光波对于不同的介质时会表现出不同的传输性质,如光在两种介质界面的反射和折射、介质的色散性质、透光性质、光学晶体的非线性性质等;介质的几何形状、尺寸、位置、不同介质的组合等对光的传输也会产生影响,如透镜成像、光的衍射及干涉现象等。我们把通过改变光波的传输性质,对光波产生影响或进行处理以实现一定功能的装置或介质称为光学系统,如望远镜、显微镜、照相机、光谱仪、衍射及干涉装置、非线性晶体等,通过不同的光学系统,可以实现自由传输、成像、衍射、干涉、色散、频率变换等功能。
作为一般意义的理解,可以把通过光学系统的光波称为光学信号,光波通过系统的过程看作是系统对信号的处理。通过系统之前的光波称为输入信号或输入光波,通过系统后的光波称为输出信号或输出光波。作为电磁波,光学信号是随时间和空间而变化和分布的,由于光波的时间频率极高,绝大多数情况下只能检测到它的时间平均效果,一般需要把对光学信号的研究转变为空间分布问题进行。对于光学外差等时变问题的研究,则可以采用时变信号与系统的方法处理。对光学信号空间分布的研究,往往是通过对一个截平面内光学信号分布的研究为基础进行的,因此我们通常把光学信号表示为一个二维分布的空间信号。输入信号所在的平面称为输入面,输出信号所在的平面称为输出面。
介质的性质往往会对光波的传输产生复杂的影响,但是在许多情况下,介质对光波产生的影响是线性的。如果输叭信号是若干输入光波的线性组合,系统对这个线性组合信号的总输出,等于各光波单独输入的输出光波的线性组合,而且这个输出信号的线性组合与输入信号的组合形式完全相同,则这个系统满足线性叠加原理,���之为线性系统。对于线性系统,可以采用相对比较成熟的线性系统理论进行分析和研究,这是贯穿本书的主要内容。
如果输入信号产生了一个平移,系统在输入信号平移前后输出信号的**差别也只是产生平移,这样的系统叫平移不变系统。平移不变系统不改变输出信号的图形分布,只是平移前后的输出图形整体产生了一个平行的位置变化,这种输入信号与输出信号之间的一致性关系,为信号与系统问题的分析提供了方便。
同时具有线性性质和平移不变性质的系统称为线性平移不变系统。虽然实际上严格满足线性平移不变系统条件是非常困难的,但是许多重要的常用光学系统,例如自由空间满足标量衍射近似的衍射系统,满足一定条件的透镜系统等,在很大程度上都可以视为具有线性平移不变系统的性质。
……

第1章 二维线性系统及其傅里叶分析
1.1 光学中的信号与系统问题
1.2 常用函数
1.2.1 阶跃函数
1.2.2 矩形函数
1.2.3 符号函数
1.2.4 斜坡函数
1.2.5 三角状函数
1.2.6 sinc及sinc2函数
1.2.7 高斯函数
1.2.8 圆柱函数
1.2.9 冲激函数
1.2.10 梳状函数
1.3 二维线性系统与线性不变系统
1.3.1 二维线性系统
1.3.2 二维空间平移不变系统
1.4 卷积与相关
1.4.1 卷积
1.4.2 相关
1.5 线性系统及线性不变系统的空域描述
1.5.1 信号与系统的基本概念
1.5.2 用冲激函数描述二维信号
1.5.3 用冲激响应描述线性系统和线性不变系统
1.6 线性不变系统的频域描述——本征函数及传递函数
1.6.1 线性不变系统对复指数信号的响应特点
1.6.2 本征函数、本征值及传递函数
1.6.3 二维信号复指数描述及其在线性不变系统中的传输特点
1.7 傅里叶分析基础
1.7.1 二维傅里叶变换的定义及存在条件
1.7.2 广义傅里叶变换
1.8 傅里叶变换的性质
1.8.1 线性性质
1.8.2 对称性质
1.8.3 二重傅里叶变换性质
1.8.4 空间平移特性
1.8.5 频域平移特性
1.8.6 缩放性质
1.8.7 空域导数性质
1.8.8 频域导数性质
1.8.9 卷积的傅里叶变换
1.8.10 乘积的傅里叶变换
1.8.11 相关的傅里叶变换
1.8.12 帕斯瓦尔(能量)定理
1.8.13 积分性质(一维情况)
……
第2章 光的标量衍射理念
第3章 光学成像系统的衍射特性及频率传递函数
第4章 光学成像系统的光学传递函数
第5章 部分相干光的叠加与传输
第6章 光学全息照相
第7章 光显示技术
第8章 光学空间滤波
第9章 相干光学信息处理
第10章 非相干光学信息处理
第11章 光学干涉测量中的光信息处理
练习题
习题答案