目錄
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第1章 散斑的起源和表現(xiàn) 1
1.1 般背景 1
1.2 散斑起因的直觀解釋 3
1.3 些數(shù)學(xué)預(yù)備知識(shí) 4
第2章 隨機(jī)相幅矢量和 6
2.1 相幅矢量和的實(shí)部和虛部的一階矩和二階矩 7
2.2 有大量獨(dú)立步數(shù)的隨機(jī)行走 8
2.3 隨機(jī)相幅矢量和加上一個(gè)已知相幅矢量 11
2.4 隨機(jī)相幅矢量和之和 14
2.5 有限個(gè)等長(zhǎng)度分量的隨機(jī)相幅矢量和 15
2.6 相位非均勻分布的隨機(jī)相幅矢量和 18
第3章 光學(xué)散斑的一階統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 21
3.1 強(qiáng)度的定義 21
3.2 強(qiáng)度和相位的一階統(tǒng)計(jì) 22
3.2.1 大量的隨機(jī)相幅欠量 23
3.2.2 常相幅矢量加上一個(gè)隨機(jī)相幅矢量和 25
3.2.3 有限數(shù)口的等長(zhǎng)相幅矢量 29
3.3 散斑圖樣的和 31
3.3.1 在振幅基礎(chǔ)上求和 31
3.3.2 兩個(gè)獨(dú)立散斑強(qiáng)度的和 32
3.3.3 N個(gè)獨(dú)立散斑強(qiáng)度的和 35
3.3.4 相關(guān)散斑強(qiáng)度的和 37
3.4 部分偏振散斑 40
3.5 部分散射散斑 42
3.6 散斑驅(qū)動(dòng)的散斑或復(fù)合散斑的統(tǒng)計(jì) 45
3.6.1 負(fù)指數(shù)強(qiáng)度分布驅(qū)動(dòng)的散斑 45
3.6.2 r強(qiáng)度分布驅(qū)動(dòng)的散斑 47
3.6.3 r強(qiáng)度分布驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立散斑圖樣之和 49
第4章 散斑的高階統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 50
4.1 多元高斯統(tǒng)計(jì) 50
4.2 對(duì)散斑場(chǎng)的應(yīng)用 51
4.3 散斑振幅、相位和強(qiáng)度的多維統(tǒng)計(jì) 53
4.3.1 振幅的聯(lián)合密度函數(shù) 54
4.3.2 相位聯(lián)合密度函數(shù) 55
4.3.3 強(qiáng)度的聯(lián)合密度函數(shù) 58
4.4 散斑的白相關(guān)函數(shù)和功率譜 62
4.4.1 自由空間傳播光路 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 散斑對(duì)散射體微結(jié)構(gòu)的依賴(lài)關(guān)系 72
4.5.1 面散射與體散射的對(duì)比 72
4.5.2 散射波的相關(guān)面積為有限的效應(yīng) 72
4.5.3 一種散斑大小與散射光斑大小無(wú)關(guān)的機(jī)制 76
4.5.4 散射波的相關(guān)面積和表面高度漲落的關(guān)系——表面散射 78
4.5.5 散斑對(duì)比度對(duì)表面粗糙度的依賴(lài)關(guān)系——面散射 83
4.5.6 體散射產(chǎn)生的散斑的性質(zhì) 86
4.6 積分和模糊的散斑的統(tǒng)計(jì)學(xué) 89
4.6.1 積分散斑的平均值和方差 89
4.6.2 積分強(qiáng)度概率密度函數(shù)的近似結(jié)果 93
4.6.3 積分強(qiáng)度的概率密度函數(shù)的“準(zhǔn)確”結(jié)果 95
4.6.4 部分偏振散斑圖樣的積分 100
4.7 散斑強(qiáng)度和相位的微商的統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 102
4.7.1 背景 102
4.7.2 各種散射光斑形狀下的參數(shù) 104
4.7.3 散斑相位的微商：散斑圖樣鐘的光線方向 105
4.7.4 散斑強(qiáng)度的微商 108
4.7.5 散斑圖樣的亮階交叉 110
4.8 散斑圖樣的零點(diǎn)：光學(xué)渦旋 112
4.8.1 零強(qiáng)度出現(xiàn)所要求的條件 113
4.8.2 在強(qiáng)度零點(diǎn)附近散斑相位的性質(zhì) 113
4.8.3 完全散射的散斑巾的渦旋密度 116
4.8.4 完全散射的散斑加上一個(gè)相干背景后的渦旋密度 117
第5章 抑制散斑的光學(xué)方法 119
5.1 偏振的多樣化 119
5.2 用運(yùn)動(dòng)漫射體進(jìn)行時(shí)間平均 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 波長(zhǎng)和角度的多樣化 130
5.3.1 自由空間傳播，反射光路 130
5.3.2 自由空間傳播，透射光路 139
5.3.3 成像光路 142
5.4 減弱時(shí)間和空間相干性 143
5.4.1 光學(xué)中的相干性概念 144
5.4.2 運(yùn)動(dòng)的漫射體和相干性的減弱 146
5.4.3 通過(guò)減弱時(shí)問(wèn)相干性抑制散斑 148
5.4 d通過(guò)減弱空間相干性抑制散斑 151
5.5 用時(shí)問(wèn)相干性破壞空間相干性 157
5.6 復(fù)合散斑抑制技術(shù) 158
第6章 某些成像應(yīng)用中的散斑 159
6.1 眼睛中的散斑 159
6.2 全息術(shù)中的散斑 161
6.2.1 全息術(shù)的原理 161
6.2.2 全息像中的散斑抑制 163
6.3 光學(xué)相干層析術(shù)中的散斑 165
6.3.1 OCT成像技術(shù)簡(jiǎn)介 165
6.3.2 OCT的分析 166
6.3.3 OCT申的散斑和散斑抑制 169
6.4 光學(xué)投影顯示中的散斑 172
6.4.1 投影顯示的剖析 173
6.4.2 投影總示中的散斑抑制 176
6.4.3 偏振多樣性 177
6.4.4 運(yùn)動(dòng)屏幕 178
6.4 j波長(zhǎng)多樣性 179
6.4.6 角度多樣性 179
6.4.7 投影光學(xué)系統(tǒng)的留有余量的設(shè)計(jì) 181
6.4.8 將變化的漫射體投影到屏幕 182
6.4.9 專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的屏幕 191
6.5 投影微光刻中的散斑 193
6.5.1 準(zhǔn)分子激光的相干性質(zhì) 193
6.5.2 時(shí)域散斑 194
6.5.3 從曝光漲落到線位置的漲落 196
第7章 某些非成像應(yīng)用中的散斑 198
7.1 多模光纖中的散斑 198
7.1.1 光纖中的模式噪聲 200
7.1.2 限定散斑的統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 201
7.1.3 模式噪聲對(duì)頻率的依賴(lài)關(guān)系 205
7.2 散斑對(duì)光學(xué)雷達(dá),性能的影響 209
7.2.1 從遠(yuǎn)程目標(biāo)返回的散斑場(chǎng)的空間相關(guān)性 210
7.2.2 低光照水平下的散斑 213
7.2.3 探測(cè)統(tǒng)計(jì)分布——直接探測(cè) 216
7.2.4 探測(cè)統(tǒng)計(jì)分布——外差探測(cè) 220
7.2.5 直接探測(cè)與外差探測(cè)的比較 228
7.2.6 降低光學(xué)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)中散斑的影響 230
第8章 散斑與計(jì)量學(xué) 232
8.1 散斑照相術(shù) 232
8.1.1 面內(nèi)位移 233
8.1.2 仿真 230
8.1.3 譜互(px，vY)的性質(zhì) 237
8.1.4 對(duì)移動(dòng)量(x。，y。)的限制 239
8.1.5 多散斑圖窗口分析 240
8.1.6 物體轉(zhuǎn)動(dòng) 241
8.2 散斑干涉術(shù) 242
8.2.1 使用照相探測(cè)的系統(tǒng) 242
8.2.2 電子散斑干涉術(shù)(ESPI) 245
8.2.3 剪切散斑干涉術(shù) 248
8.3 從條紋圖樣到相位分布圖 250
8.3.1 傅里葉變換法 250
8.3.2 相移散斑干涉術(shù) 252
8.3.3 相位展開(kāi) 253
8.4 用散斑測(cè)量振動(dòng) 254
8.5 散斑與表而粗糙度的測(cè)量 257
8.5.1 由散斑對(duì)比度得到表面高度的均方差值和表面協(xié)方差面積 258
8.5.2 南兩個(gè)波長(zhǎng)的邀相關(guān)得到表面高度的均方差 259
8.5.3 由兩個(gè)角度的退相關(guān)得到表面高度的均方差 259
8.5.4 由測(cè)量角功率譜得到表面高度標(biāo)準(zhǔn)偏差和防方差函數(shù) 260
第9章 通過(guò)大氣成像中的散斑 262
9.1 背景 262
9.1.1 大氣中折射率的漲落 262
9.2 短曝光和長(zhǎng)曝光的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù) 263
9.3 長(zhǎng)曝光和短曝光的平均光學(xué)傳遞函數(shù) 260
9.4 短曝光OTF和MTF 的統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 267
9.5 天文散斑干涉測(cè)量術(shù) 271
9.5.1 可恢復(fù)的物信息 271
9.5.2 對(duì)散斑傳遞函數(shù)形式的更完整的分析結(jié)果 275
9.6 交叉譜或Knox-Thompson技術(shù) 275
9.6.1 交叉頻譜傳遞函數(shù) 275
9.6.2 從交叉譜恢復(fù)全部物信息 277
9.7 雙頻頻譜(Bispectrum)技術(shù) 278
9.7.1 雙頻頻譜傳遞函數(shù) 279
9.7.2 從雙頻頻譜恢復(fù)完傘的物信息 280
9.8 散斑相關(guān)成像術(shù) 281
附錄A 散斑場(chǎng)的線性變換 283
附錄B 部分散射散斑的對(duì)比度 286
附錄C 得出強(qiáng)度和相位微商的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的計(jì)算 290
C.1 相關(guān)矩陣 290
C.2 相位微商的聯(lián)合密度函數(shù) 293
C.3 強(qiáng)度微商的聯(lián)合密度函數(shù) 293
附錄D 散斑對(duì)波長(zhǎng)及角度依賴(lài)關(guān)系的分析 295
D.1 自由空間光路 295
D.2 成像光路 298
附錄E 當(dāng)動(dòng)態(tài)漫射體投影到隨機(jī)屏上時(shí)的散斑對(duì)比度 303
E.1 隨機(jī)相位漫射體 303
E.2 漫射體剛好充滿投影光學(xué)系統(tǒng) 305
E.3 漫射體充溢投影光學(xué)系統(tǒng) 306
附錄F 限定散斑的統(tǒng)計(jì) 307
附錄G 模擬散斑的Mathematica程序范例 309
G.1 自由空間傳播中的散斑模擬 309
G.2 成像光路中的散斑模擬 309
參考文獻(xiàn) 313
漢英對(duì)照索引