光学中的散斑现象理论和应用PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

光学中的散斑现象理论和应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章　散斑的起源和表现1

1.1　一般背景1

1.2　散斑起因的直观解释3

1.3　一些数学预备知识4

第2章　随机相幅矢量和6

2.1　相幅矢量和的实部和虚部的一阶矩和二阶矩7

2.2　有大量独立步数的随机行走8

2.3　随机相幅矢量和加上一个已知相幅矢量11

2.4　随机相幅矢量和之和14

2.5　有限个等长度分量的随机相幅矢量和15

2.6　相位非均匀分布的随机相幅矢量和18

第3章　光学散斑的一阶统计性质21

3.1　强度的定义21

3.2　强度和相位的一阶统计22

3.2.1　大量的随机相幅矢量23

3.2.2　常相幅矢量加上一个随机相幅矢量和25

3.2.3　有限数目的等长相幅矢量29

3.3　散斑图样的和31

3.3.1　在振幅基础上求和31

3.3.2　两个独立散斑强度的和32

3.3.3　N个独立散斑强度的和35

3.3.4　相关散斑强度的和37

3.4　部分偏振散斑40

3.5　部分散射散斑42

3.6　散斑驱动的散斑或复合散斑的统计45

3.6.1　负指数强度分布驱动的散斑45

3.6.2　Γ强度分布驱动的散斑47

3.6.3　Γ强度分布驱动的独立散斑图样之和49

第4章　散斑的高阶统计性质50

4.1　多元高斯统计50

4.2　对散斑场的应用51

4.3　散斑振幅、相位和强度的多维统计53

4.3.1　振幅的联合密度函数54

4.3.2　相位联合密度函数55

4.3.3　强度的联合密度函数58

4.4　散斑的自相关函数和功率谱62

4.4.1　自由空间传播光路62

4.4.2　成像光路68

4.4.3　深度方向上的散斑尺寸69

4.5　散斑对散射体微结构的依赖关系72

4.5.1　面散射与体散射的对比72

4.5.2　散射波的相关面积为有限的效应72

4.5.3　一种散斑大小与散射光斑大小无关的机制76

4.5.4　散射波的相关面积和表面高度涨落的关系——表面散射78

4.5.5　散斑对比度对表面粗糙度的依赖关系——面散射83

4.5.6　体散射产生的散斑的性质86

4.6　积分和模糊的散斑的统计学89

4.6.1　积分散斑的平均值和方差89

4.6.2　积分强度概率密度函数的近似结果93

4.6.3　积分强度的概率密度函数的“准确”结果95

4.6.4　部分偏振散斑图样的积分100

4.7　散斑强度和相位的微商的统计性质102

4.7.1　背景102

4.7.2　各种散射光斑形状下的参数104

4.7.3　散斑相位的微商：散斑图样中的光线方向105

4.7.4　散斑强度的微商108

4.7.5　散斑图样的亮阶交叉110

4.8　散斑图样的零点：光学涡旋112

4.8.1　零强度出现所要求的条件113

4.8.2　在强度零点附近散斑相位的性质113

4.8.3　完全散射的散斑中的涡旋密度116

4.8.4　完全散射的散斑加上一个相干背景后的涡旋密度117

第5章　抑制散斑的光学方法119

5.1　偏振的多样化119

5.2　用运动漫射体进行时间平均120

5.2.1　背景120

5.2.2　光滑的物126

5.2.3　粗糙的物128

5.3　波长和角度的多样化130

5.3.1 自由空间传播，反射光路130

5.3.2 自由空间传播，透射光路139

5.3.3　成像光路142

5.4　减弱时间和空间相干性143

5.4.1　光学中的相干性概念144

5.4.2　运动的漫射体和相干性的减弱146

5.4.3　通过减弱时间相干性抑制散斑148

5.4.4　通过减弱空间相干性抑制散斑151

5.5　用时间相干性破坏空间相干性157

5.6　复合散斑抑制技术158

第6章　某些成像应用中的散斑159

6.1　眼睛中的散斑159

6.2　全息术中的散斑161

6.2.1　全息术的原理161

6.2.2　全息像中的散斑抑制163

6.3　光学相干层析术中的散斑165

6.3.1　OCT成像技术简介165

6.3.2　OCT的分析166

6.3.3　OCT中的散斑和散斑抑制169

6.4　光学投影显示中的散斑172

6.4.1　投影显示的剖析173

6.4.2　投影显示中的散斑抑制176

6.4.3　偏振多样性177

6.4.4　运动屏幕178

6.4.5　波长多样性179

6.4.6　角度多样性179

6.4.7　投影光学系统的留有余量的设计181

6.4.8　将变化的漫射体投影到屏幕上182

6.4.9　专门设计的屏幕191

6.5　投影微光刻中的散斑193

6.5.1　准分子激光的相干性质193

6.5.2　时域散斑194

6.5.3　从曝光涨落到线位置的涨落196

第7章　某些非成像应用中的散斑198

7.1　多模光纤中的散斑198

7.1.1　光纤中的模式噪声200

7.1.2　限定散斑的统计性质201

7.1.3　模式噪声对频率的依赖关系205

7.2　散斑对光学雷达性能的影响209

7.2.1　从远程目标返回的散斑场的空间相关性210

7.2.2　低光照水平下的散斑213

7.2.3　探测统计分布——直接探测216

7.2.4　探测统计分布——外差探测220

7.2.5　直接探测与外差探测的比较228

7.2.6　降低光学雷达探测系统中散斑的影响230

第8章　散斑与计量学232

8.1　散斑照相术232

8.1.1　面内位移233

8.1.2　仿真235

8.1.3　谱Ik（vX,vY）的性质237

8.1.4　对移动量（x0,y0）的限制239

8.1.5　多散斑图窗口分析240

8.1.6　物体转动241

8.2　散斑干涉术242

8.2.1　使用照相探测的系统242

8.2.2　电子散斑干涉术（ESPI）245

8.2.3　剪切散斑干涉术248

8.3　从条纹图样到相位分布图250

8.3.1　傅里叶变换法250

8.3.2　相移散斑干涉术252

8.3.3　相位展开253

8.4　用散斑测量振动254

8.5　散斑与表面粗糙度的测量257

8.5.1 由散斑对比度得到表面高度的均方差值和表面协方差面积258

8.5.2 由两个波长的退相关得到表面高度的均方差259

8.5.3 由两个角度的退相关得到表面高度的均方差259

8.5.4　由测量角功率谱得到表面高度标准偏差和协方差函数260

第9章　通过大气成像中的散斑262

9.1　背景262

9.1.1　大气中折射率的涨落262

9.2　短曝光和长曝光的点扩展函数263

9.3 长曝光和短曝光的平均光学传递函数265

9.4　短曝光OTF和MTF的统计性质267

9.5　天文散斑干涉测量术271

9.5.1　可恢复的物信息271

9.5.2　对散斑传递函数形式的更完整的分析结果275

9.6 交叉谱或Knox-Thompson技术275

9.6.1　交叉频谱传递函数275

9.6.2　从交叉谱恢复全部物信息277

9.7　双频频谱（Bispectrum）技术278

9.7.1　双频频谱传递函数279

9.7.2　从双频频谱恢复完全的物信息280

9.8　散斑相关成像术281

附录A　散斑场的线性变换283

附录B　部分散射散斑的对比度286

附录C　得出强度和相位微商的统计性质的计算290

C.1　相关矩阵290

C.2　相位微商的联合密度函数293

C.3　强度微商的联合密度函数293

附录D　散斑对波长及角度依赖关系的分析295

D.1 自由空间光路295

D.2　成像光路298

附录E　当动态漫射体投影到随机屏上时的散斑对比度303

E.1　随机相位漫射体303

E.2　漫射体刚好充满投影光学系统305

E.3　漫射体充溢投影光学系统306

附录F　限定散斑的统计307

附录G　模拟散斑的Mathematica程序范例309

G.1 自由空间传播中的散斑模拟309

G.2　成像光路中的散斑模拟309

参考文献313