目錄
中文第二版前言
第二版序
中文（初）版序言
初版序
第一章 引言 1
1.1 確定性的與統計的現象和模型 1
1.2 光學巾的統計現象 2
1.3 本書內容概述 4
第二章 隨機變量 5
2.1 概率的定義和隨機變量 5
2.2 分布函數和密度函數 6
2.3 推廣到兩個或多個聯合隨機變量 9
2.4 統計平均 11
2.4.1 隨機變量的矩 12
2.4.2 多個隨機變量的聯合矩 12
2.4.3 特征函數和矩生成函數 14
2.5 隨機變量的變換 16
2.5.1 普遍變換 16
2.5.2 單調變換 18
2.5.3 多元變換 20
2.6 實數隨機變量之和 21
2.6.1 求Pz(z)的兩種方法 22
2.6.2 獨立隨機變量 23
2.6.3 中心極限定理 24
2.7 Gauss型隨機變量 25
2.7.1 定義 25
2.7.2 Gauss型隨機變量的特殊性質 27
2.8 復數值隨機變量 29
2.8.1 一般描述 29
2.8.2 復數Gauss型隨機變量 30
2.8.3 復數值Gauss矩定理 32
2.9 隨機相矢量和 33
2.9.1 初始假設 33
2.9.2 均值、方差和相關系數的計算 34
2.9.3 長度和相位的統計 35
2.9.4 一個常相矢量加一個隨機相矢量和 37
2.9.5 強恒定相矢量加一個弱隨機相矢量和 40
2.10 Poisson隨機變量 41
習題 41
第三章 隨機過程 45
3.1 隨機過程的定義和描述 45
3.2 平穩(wěn)性和遍歷性 47
3.3 隨機過程的譜分析 51
3.3.1 已知函數的譜密度 51
3.3.2 隨機過程的譜密度 52
3.3.3 隨機過程經線性濾波后的能譜密度和功率譜密度 53
3.4 自相關函數和Wiener-Khinchin定理 55
3.4.1 定義及性質 55
3.4.2 與功率譜密度的關系 55
3.4.3 一個計算例子 57
3.4.4 自協方差函數和結構函數 59
3.5 變叉相關函數和交叉譜密度 59
3.6 Gauss型隨機過程 61
3.6.1 定義 61
3.6.2 經過線性濾波后的Gauss型隨機過程 62
3.6.3 廣義平穩(wěn)性和嚴格平穩(wěn)性 63
3.6.4 四階矩和高階矩 63
3.7 Poisson脈沖過程 63
3.7.1 定義 63
3.7.2 從基本假設推導Poisson統計 66
3.7.3 從隨機事件時間推導Poisson統計 67
3.7.4 Poisson過程的能譜密度和功率譜密度 68
3.7.5 雙重隨機Poisson過程 70
3.7.6 經過線性濾波的Poisson脈沖過程 72
3.8 從解析信號導出的隨機過程 74
3.8.1 單色信號的復信號表示 74
3.8.2 非單色信號的復信號表示 75
3.8.3 復包絡或隨時間變化的相矢量 77
3.8.4 解析信號作為 復數值隨機過程 77
3.9 圓形復數Gauss型隨機過程 80
3.10 Karhunen-Loeve展開 81
習題 83
第四章 光的某些一階統計性質 87
4.1 光的傳播 87
4.1.1 單色光 87
4.1.2 非單色光 88
4.1.3 窄帶光 89
4.1.4 強度或輻照度 90
4.2 熱光 91
4.2.1 偏振熱光 91
4.2.2 非偏振熱光 94
4.3 部分偏振熱光 95
4.3.1 窄帶光通過偏振敏感系統 95
4.3.2 相干矩陣 97
4.3.3 偏振度 100
4.3.4 瞬時強度的一階統計 102
4.4 單模激光 103
4.4.1 理想振蕩 104
4.4.2 具有隨機的瞬時頻率的振蕩 105
4.4.3 Van der Pol振子模型 106
4.4.4 激光器輸出強度統計的一個更完備的解 112
4.5 多模激光 114
4.5.1 振幅統計 115
4.5.2 強度統計 116
4.6 激光通過變動的漫射體產生的贗熱光 118
習題 119
第五章 光波的時間相干性和空間相干性 122
5.1 時間相干性 122
5.1.1 測量時間相干性的干涉儀 123
5.1.2 自相關函數對預言干涉圖的作用 125
5.1.3 干涉圖與光的功率譜密度的關系 127
5.1.4 Fourier變換光譜學 130
5.1.5 光學相干層析術 132
5.1.6 相干復用技術 137
5.2 空間相干性 138
5.2.1 Young氏實驗 139
5.2.2 實驗的數學描述 140
5.2.3 若干幾何因素的考慮 143
5.2.4 準單色條件下的干涉 145
5.2.5 交叉譜密度和譜相干度 147
5.2.6 相干性的各種度量的小結 149
5.2.7 針孔有限大小的效應 150
5.3 窄間相干性與時間相干性的可分離性 151
5.4 互相干的傳播 153
5.4.1 基于Huygens-Fresnel原理的解 153
5.4.2 支配互相干性傳播的波動方程 155
5.4.3 交叉譜密度的傳播 157
5.5 互相干函數的特殊形式 157
5.5.1 相干光場 158
5.5.2 非相干光場 160
5.5.3 Schell模型光場 161
5.5.4 準均勻光場 161
5.5.5 互強度函數的相干模式展開 162
5.6 部分相干光被一個透射結構衍射 162
5.6.1 薄透射結構對互強度的作用 163
5.6.2 觀察到的強度圖樣的計算 163
5.6.3 討論 165
5.6.4 一個實例 166
5.7 Van Cittert-Zernike定理 167
5.7.1 定理的數學推導 168
5.7.2 討論 169
5.7.3 一個實例 170
5.8 廣義Van Cittert-Zernike定理 173
5.9 統計平均相干性 l75
習題 177
第六章 涉及高階相干性的 些問題 183
6.1 熱光或膺熱光的積分強度的統計性質 184
6.1.1 積分強度的均值與方差 184
6.1.2 積分光強概率密度函數的近似形式 187
6.1.3 積分光強概率密度函數的“精確”解 191
6.2 有限測量時間下互強度的統計特性 195
6.2.1 J12（T）的實部和虛部的矩 196
6.3 強度干涉儀的經典分析 200
6.3.1 振幅干涉度量學和強度干涉度量學 201
6.3.2 強度干涉儀的理想輸出 202
6.3.3 干涉儀輸出中的“經典”噪聲或“自”噪聲 205
習題 208
第七章 部分相干性對成像系統的影響 210
7.1 預備知識 210
7.1.1 部分相干光通過薄透射結構 210
7.1.2 Hopkins公式 212
7.1.3 焦平面到焦平面之間相干性的關系 214
7.1.4 般光學成像系統 214
7.2 像強度的空間域計算 216
7.2.1 計算照射到物體上互強度的一種方法 217
7.2.2 Zernike近似 217
7.2.3 臨界照明和科勒照明 219
7.3 像強度譜的頻率域計算 220
7.3.1 在頻率域中互強度的關系 220
7.3.2 傳遞交叉系數 222
7.4 非相干極限和相干極限 224
7.4.1 非相干情況 225
7.4.2 相干情況 226
7.4.3 光學成像系統何時是完全相干的或者是完全非相干的？ 227
7.5 若干實例 229
7.5.1 兩個相距很近的點的像 229
7.5.2 振幅階躍的像 232
7.5.3 弧度相位階躍的像 233
7.5.4 正弦振幅物體的像 233
7.6 在干涉度量過程中像的形成 236
7.6.1 成像系統作為一個干涉儀 236
7.6.2 非相干物體的情況 238
7.6.3 用干涉儀收集像的信息 240
7.6.4 Michelson測星干涉儀 242
7.6.5 相位信息的重要性 243
7.6.6 一維情況下的相位信息恢復 245
7.6.7 二維情況下的相位信息恢復——迭代相位恢復 247
7.7 相干成像中的散斑效應 249
7.7.1 散斑的起源和一階統計 250
7.7.2 統計平均Van Cittert-Zernike定理 251
7.7.3 圖像散斑的功率譜密度 253
7.7.4 散斑的抑制 255
習題 258
第八章 通過隨機非均勻介質時的成像 261
8.1 薄隨機屏對像質的影響 262
8.1.1 假設和簡化 262
8.1.2 平均光學傳遞函數 263
8.1.3 平均點擴展函數 265
8.2 隨機相位屏 265
8.2.1 一般表述 266
8.2.2 Gauss隨機相位屏 266
8.2.3 相位方差很大時平均OTF和平均PSF的極限形式 270
8.3 當作厚相位屏的地球大氣 272
8.3.1 定義和符號 273
8.3.2 大氣模型 275
8.4 電磁波通過非均勻大氣的傳播 278
8.4.1 非均勻介質中的波動方程 278
8.4.2 Born近似 280
8.4.3 Rytov近似 281
8.4.4 強度統計 283
8.5 長曝光OTF 285
8.5.1 用波結構函數表示長曝光OTF 286
8.5.2 波結構函數的近場計算 289
8.5.3 折射率結構常數C2的平滑變化效應 294
8.5.4 大氣相干直徑r0 296
8.5.5 球面波的結構函數 298
8.5.6 推廣到更長的傳播路程——對數振幅和相位濾波函數 298
8.6 短曝光OTF 304
8.6.1 長曝光和短曝光的比較 304
8.6.2 平均短曝光OTF的計算 305
8.7 星體散斑干涉計量術 309
8.7.1 方法的原理 310
8.7.2 對方法的一個啟發(fā)性分析 312
8.7.3 模擬 314
8.7.4 更完全的分析 316
8.8 交叉譜或Knox-Thompson技術 317
8.8.1 交叉譜傳遞函數 317
8.8.2 對的制約 318
8.8.3 模擬 319
8.8.4 從交叉譜復原物譜相位信息 320
8.9 雙譜技術 321
8.9.1 雙譜傳遞函數 322
8.9.2 從雙譜中復原全部物的信息 323
8.10 自適應光學 324
8.11 理論結果的普遍性 327
8.12 激光照明的物通過有湍流的大氣成像 328
習題 330
第九章 光的光電探測的基本限制 335
9.1 光電探測的半經典模型 335
9.2 經典光強的隨機漲落的效應 337
9.2.1 十分穩(wěn)定的單模激光器的光電計數統計 338
9.2.2 偏振熱光的光電計數統計 339
9.2.3 偏振效應 342
9.2.4 空間相干性不完全的效應 344
9.3 簡并參量 345
9.3.1 光電計數的漲落 346
9.3.2 黑體輻射的簡并參量 348
9.3.3 讀出噪聲 351
9.4 振幅干涉儀在低光功率下的噪聲限制 353
9.4.1 測量系統及待測的量 354
9.4.2 計數矢量的統計性質 355
9.4.3 離散Fourier變換作為估值工具 356
9.4.4 可見度和相位估值的精度 358
9.4.5 振幅干涉儀舉例 361
9.5 強度干涉儀在低光功率下的噪聲限制 361
9.5.1 強度干涉儀的計數方式 362
9.5.2 計數漲落乘積的期望值及其與條紋可見度的關系 362
9.5.3 和可見度估值關聯的信噪比 364
9.5.4 強度干涉儀舉例 366
9.6 星體散斑干涉計量術中的噪聲限制 368
9.6.1 探測過程的連續(xù)模型 368
9.6.2 探測到的像的譜密度 370
9.6.3 像的譜密度估值的漲落 372
9.6.4 星體散斑干涉計量術的信噪比 374
9.6.5 結果的討論 375
習題 376
附錄A Fourier變換 380
A.1 Fourier變換的定義 380
A.2 Fourier變換的基本性質 381
A.3 Fourier變換表 383
附錄B 隨機相矢量和 385
附錄C 大氣濾波函數 389
附錄D 星體散斑干涉儀分析 393
附錄E 探測出的散斑像的譜的四階矩 396
參考文獻 399
漢英對照索引 411
譯后記 428