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　　内容简介

　　《现代信息光学（MATLAB）》系统地介绍信息光学的基础理论、傅里叶光学数理知识及现代相关应用。全书内容共七章：前三章主要提供了基础光学的背景知识，包括几何光学、波动光学、信息光学的重要数学储备知识。随后，介绍了相干和非相干图像处理系统的内容（第四章），并阐述了相干全息理论（第五章）以及非相干数字全息术和计算全息中重要的现代发展（第六章）。此外，亦对诸如声光和电光调制器的光信息处理器件的原理进行了较为深入的阐述（第七章）。

　　《现代信息光学（MATLAB）》在内容上注重基础与前沿的有机结合，满足该领域读者对基础知识和研究进展的需求，由浅入深地阐述现代信息光学的理论基础和发展应用，公式推导详尽，强调公式背后的物理意义和现象分析，每章用实例分析协助读者理解。

　　《现代信息光学（MATLAB）》可作为高等院校光学、光学工程、光信息科学技术、电子科学与技术等专业的本科和研究生教学参考书，也可供相关专业的教师及科技工作者参考。

　　《现代信息光学（MATLAB）》涵盖相干和非相干光信号处理方法，结构全、内容新，有助于扩展光电领域工程科学的极限，激发新的有益思路。

　　《现代信息光学（MATLAB）》主要基于作者们的课堂教学整理和科学研究成果，涵盖了信息光学、全息术、部分信号与系统知识及其MATLAB编程实现，易于理解。

　　《现代信息光学（MATLAB）》内容由浅入深，公式推导详尽，并配套练习，适合光电相关方向高年级本科生、研究生及教学、科研人员阅读，更适用于对信息光学领域感兴趣的读者。

　　作者简介

　　潘定中（Ting-Chung Poon），美国弗吉尼亚理工大学电气与计算机工程系教授，本科、硕士和博士皆毕业于美国爱荷华大学，长期从事信息光学、三维图像处理和光学扫描全息术（OSH）等研究工作。美国光学学会（Optica）、国际光学工程学会（SPIE）、电气电子工程师学会（IEEE）和英国物理学会（IOP）的会士（Fellow）。因对光学扫描全息术开创性的贡献获2016年SPIE Dennis Gabor奖。独著专著一部，合著、主编专著或教材共八部。曾担任SCI期刊Applied Optics的区编辑、Chinese Optics Letters的副主编和IEEETransactions on Industrial Informatics的副编辑，并于2021年和2022年担任Optica年会前沿光学+激光科学（FiO+LS）的总主席。

　　张亚萍，昆明理工大学教授，主要从事全息算法及其三维目标识别和显示、光致聚合物全息膜的制备与特性、光学扫描全息和红外全息的相关研究。2007年博士毕业于哈尔滨工业大学光学工程专业。2008年至今在昆明理工大学理学院工作，2009-2011年在浙江大学和美国哈佛大学数学系进行博士后研究。2018-2020年在美国弗吉尼亚理工大学进行访问学者研究。2018-2022年教育部光电信息科学与工程专业教学指导分委员会委员，云南省（高校）现代信息光学重点实验室主任，云南省物理学会第十四届理事会理事，IEEE高级会员。曾获“云南省中青年学术和技术带头人”等多项荣誉称号。

　　内页插图

现代信息光学（MATLAB）

现代信息光学（MATLAB）

现代信息光学（MATLAB）

现代信息光学（MATLAB）

　　目录

　　第一章 高斯光学和不确定性原理

　　1．1 高斯光学

　　1．1．1 光线变换矩阵

　　1．1．2 薄透镜的光线追迹

　　1．2 分辨率、焦深和景深

　　1．2．1 圆形孔径

　　1．2．2 环形孔径

　　1．3 举例说明

　　1．3．1 通过单透镜进行三维成像的举例

　　1．3．2 狭缝的扩散角举例

　　习题

　　参考文献

　　第二章 线性不变系统和傅里叶分析

　　2．1 信号与系统

　　2．1．1 信号的运算

　　2．1．2 一些有用的信号模型

　　2．1．3 线性时不变系统

　　2．1．4 脉冲响应

　　2．1．5 频率响应函数

　　2．2 傅里叶分析

　　2．2．1 傅里叶级数

　　2．2．2 傅里叶变换

　　2．3 二维傅里叶分析

　　2．3．1 二维傅里叶变换

　　2．3．2 一些二维傅里叶变换的算例

　　2．3．3 傅里叶变换的性质

　　2．3．4 二维卷积、相关和匹配滤波

　　习题

　　参考文献

　　第三章 波的传播与波动光学

　　3．1 麦克斯韦方程

　　3．2 矢量波动方程

　　3．3 行波解与坡印亭矢量

　　3．4 基于傅里叶变换的标量衍射理论

　　3．4．1 惠更斯原理

　　3．4．2 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射

　　3．4．3 理想透镜的相变特性

　　3．5 高斯光束光学

　　3．5．1 q变换和双线性变换

　　3．5．2 双线性变换的应用实例

　　习题

　　参考文献

　　……

　　第四章 空间相干和非相干光学系统

　　第五章 相干全息理论

　　第六章 数字全息术

　　第七章 空间光调制器光信息处理

　　索引

　　前言/序言

　　本书涵盖了信息光学中使用的基础理论及一些近现代相关知识，如非相干图像处理、非相干数字全息术、计算全息的现代方法，及信息光学中用于光信息处理的器件等。这些新的内容将不断地在信息光学中发挥其重要作用。

　　本书可为光学、光电信息工程或应用物理的学生、信息领域工作的科学家和工程师等科技人员提供帮助。主要面向光学相关专业的本科三、四年级的学生以及研究生一年级的学生。对于重要的步骤，书中包括较多详细的推导，这将使学生拥有清晰的数学概念。希望本书能使本科生建立起牢固的数理基础。书中各章结尾都配有适当习题，利于研究生巩固知识及进行挑战。

　　本书的前三章提供了基础光学的背景知识，包括几何光学、波动光学、信息光学中重要的数学储备知识。随后，介绍了相干和非相干图像处理系统的内容，阐述了相干和非相干数字全息术以及计算全息中重要的进展。此外，亦对光学信息处理中诸如声光和电光调制器的光信息处理器件的原理进行了较为深入的阐述。

　　本书内容可分为两部分。第一部分即第一至五章的内容，可用于诸如“傅里叶光学”“全息术”和“现代信息光学”等课程一个学期的课程教学，亦可用于如“光学信息处理”的系列课程的上学期教学内容。第二部分内容为第六、七章（在开始时包含对第三至五章的简单复习与回顾），可供下学期使用。本书的重点及特点是为读者提供了常用软件工具MATLAB进行理论建模和应用的经验，该软件的使用使得读者能够看到一些重要的光学现象，如衍射、光学图像处理以及全息重建等。

　　我们希望本书能有一个中英双语版，从而可作为单独的教材／著作，这在信息光学领域的教材/著作当中是极少见但极其重要且具有开创性的工作。信息光学是一个不断发展的领域，对此类双语版书籍将有较大的需求。此类书籍非常有助于学生和科研人员进行中英文专业术语的对照学习，亦可对信息光学领域的专业及技术翻译提供帮助。

　　我们要感谢刘荣平（Jung-Ping Liu）教授帮忙编写了书中一些MATLAB代码；同时感谢博士生姚勇伟、硕士生张竟原和范厚鑫帮忙绘制书中的一些图，最后但同样重要的是，感谢Christina Poon阅读部分手稿并提出改进意见和建议。

　　张亚萍要感谢她的父母、丈夫以及女儿（许馨怡），正是他们的鼓励和支持，让她能够实现自己的梦想。她特别要感谢她的合作者潘（Poon）教授，他极具专业知识素养，并对英文版内容进行了多次校对及语言润色，从而使得本书更易于读者阅读和理解，并最终得以出版。与潘教授合作是一件非常愉快的事情，此次合作亦使得她的专业知识和经验得到了进一步的提升。

　　潘定中（Ting-Chung Poon）非常感谢他的父母，正是他们在精神上的鼓励和奉献，使得他能够实现自己的梦想和成就。永远缅怀和铭记他们。