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第1章 标量衍射理论基本原理 1

1.1 经典电动力学基础 1

1.1.1 电场和磁场的源 1

1.1.2 电和磁场 2

1.2 麦克斯韦方程组的简单行波解 4

1.2.1 获得波动方程 5

1.2.2 简单行波场 6

1.3 标量衍射理论 8

1.4 习题 11

第2章 数字傅里叶变换 12

2.1 数字傅里叶变换基本原理 12

2.1.1 傅里叶变换：从解析到数值 12

2.1.2 傅里叶逆变换：从解析到数值 14

2.1.3 在软件中运行分立傅里叶变换 14

2.2 采样纯频率函数 17

2.3 分立和连续傅里叶变换的对比 19

2.4 分立化的混淆效应 22

2.5 信号变换的3个研究实例 26

2.5.1 sinc信号 26

2.5.2 高斯信号 26

2.5.3 带二次方相位的高斯信号 29

2.6 二维分立傅里叶变换 31

2.7 习题 32

第3章 使用傅里叶变换的简单运算 33

3.1 卷积 33

3.2 相关 37

3.3 结构函数 40

3.4 微分 43

3.5 习题 46

第4章 夫琅和费衍射与透镜 48

4.1 夫琅和费衍射 48

4.2 透镜的傅里叶变换属性 51

4.2.1 紧靠透镜物体 52

4.2.2 镜前物体 53

4.2.3 镜后物体 54

4.3 习题 56

第5章 成像系统和像差 57

5.1 像差 57

5.1.1 赛德尔像差 58

5.1.2 泽尔尼克圆多项式 58

5.2 成像系统的脉冲响应和传递函数 68

5.2.1 相干成像 68

5.2.2 非相干成像 70

5.2.3 斯特列尔比 73

5.3 习题 75

第6章 真空菲涅耳衍射 77

6.1 不同形式的菲涅耳衍射积分 78

6.2 算子符号 79

6.3 菲涅耳积分运算 80

6.3.1 一步传播 80

6.3.2 两步传播 82

6.4 角频谱传播 87

6.5 简单光学系统 92

6.6 点源 97

6.7 习题 103

第7章 菲涅耳衍射的采样要求 105

7.1 施加带宽限制 105

7.2 传播几何结构 106

7.3 传播方法的有效性 109

7.3.1 菲涅耳积分传播 109

7.3.2 角频谱传播 113

7.3.3 一般准则 117

7.4 习题 119

第8章 部分光传播的松弛采样约束 120

8.1 吸收边界 120

8.2 两部分传播 122

8.3 任意数目的部分传播 125

8.4 多重部分传播的采样 129

8.5 习题 133

第9章 通过大气湍流的传播 134

9.1 分步光束传播方法 134

9.2 大气湍流的折射率性质 136

9.2.1 柯尔莫哥洛夫湍流理论 137

9.2.2 通过湍流的光学传播 140

9.2.3 大气光学参数 141

9.2.4 分层大气模型 146

9.2.5 理论 147

9.3 蒙特卡罗相位屏 148

9.4 采样约束 154

9.5 执行合理采样的仿真 156

9.5.1 确定传播几何结构及湍流条件 156

9.5.2 分析采样限制 158

9.5.3 执行真空仿真 159

9.5.4 执行湍流仿真 162

9.5.5 验证输出结果 163

9.6 结论 165

9.7 习题 165

附录A 函数定义 167

附录B MATLAB代码列表 168

参考文献 170