Оптика когерентного излучения

Короленко П.В.

Систематически изложены вопросы формирования и
распространения световых когерентных пучков в разнообразных
оптических системах и передающих средах. Рассмотрены современные
способы записи и обработки оптической информации. Дается
представление о возможностях компьютерных методов. Изложены
основные принципы и тенденции обновления элементной базы устройств
когерентной оптики на основе использования голограмм,дифракционных и адаптивных оптических элементов.

---

Table of contents :
ОГЛАВЛЕНИЕ……Page 3
ВВЕДЕНИЕ……Page 7
1.1. Когерентность……Page 10
1.1.1. Степень когерентности светового пучка……Page 11
1.1.2 Методы измерения пространственной и временной когерентности……Page 12
1.2.1. Волновое уравнение……Page 17
1.2.2. Теория дифракции по Кирхгофу……Page 20
1.2.3. Дифракция Френеля……Page 25
1.2.4. Дифракция Фраунгофера. Элементы Фурье-оптики……Page 27
1.2.5. Принцип Бабине. Эффект Талбота……Page 32
1.2.6. О возможности обобщения метода Кирхгофа на случай векторных полей……Page 33
1.3.1. Геометрооптическое приближение……Page 35
1.3.2. Лучи и фронты……Page 36
1.3.3. Принцип Ферма……Page 38
1.3.4. Лучевые трубки……Page 39
1.3.5. Точка стационарной фазы. Область влияния……Page 41
1.3.6. Условие применимости геометрической оптики……Page 44
1.3.7. Каустики……Page 45
1.3.8. Элементы гамильтоновой оптики……Page 48
Литература к главе 1……Page 50
2.1.1 Параболическое приближение……Page 51
2.1.2 Свойства основной моды……Page 52
2.1.3. Моды высших порядков……Page 55
2.1.4. Преобразование волновых пучков с помощью линз……Page 59
2.1.5. Геометрооптическое описание распространения и преобразования волновых пучков……Page 61
2.1.6. Расчет поля дифрагированной волны методом разложения по модам свободного пространства……Page 65
2.2.1. Геометрооптическое описание внутрирезонаторных полей……Page 67
2.2.2. Моды устойчивых резонаторов в приближении бесконечной апертуры……Page 69
2.2.3. Согласование резонаторов……Page 74
2.2.4. Моды резонаторов при ограниченной апертуре зеркал……Page 75
2.2.5. Неустойчивые резонаторы……Page 78
2.2.6. Резонаторы, применяемые для селекции мод……Page 80
2.2.7. Кольцевые резонаторы……Page 84
2.2.8. Модульные системы……Page 86
2.3.1. Квадратичные среды……Page 88
2.3.2. Оптические волокна……Page 92
2.3.3. Полые волноводы……Page 94
2.4.1. Борновское приближение и приближение Рытова……Page 97
2.4.2. Флуктуации уровня и фазы……Page 100
2.4.3. Характеристики излучения в случайной среде с гауссовой функцией корреляции……Page 103
2.4.4. Колмогоровская модель турбулентной атмосферы……Page 107
2.5.1. Физическая природа спеклов и их размеры……Page 110
2.5.2. Спекл-фотография и спекл-интерферометрия……Page 111
2.6.1. Уравнения траектории луча……Page 117
2.6.2. Нелинейный лучевой резонанс……Page 119
2.6.3. Фрактальные лучевые структуры……Page 120
2.7.1. Общая характеристика дислокаций волнового фронта……Page 123
2.7.2. Методы регистрации ВД……Page 125
2.7.3. Оптические вихри в случайно-неоднородных средах……Page 127
2.7.4. Генерация винтовых полей в лазерах…….Page 132
Литература к главе 2……Page 138
3.1. Общая характеристика оптических систем……Page 140
3.2.1. Линзы как элементы, выполняющие преобразование Фурье……Page 144
3.2.2. Формирование изображения……Page 147
3.3.1. Дифракционно-ограниченные системы. Теории Аббе и Релея……Page 153
3.3.2. Роль аподизации……Page 156
3.4. Учет аберраций……Page 157
3.5.1. Принцип голографической записи…….Page 159
3.5.2. Голограммы Фурье……Page 161
3.6.1 Применение системы 4-F……Page 168
3.6.2. Голографический метод синтезирования простр. фильтров и проблема апостериорной обработки информации……Page 171
3.7. Сопоставление методов когерентной и некогерентной оптики……Page 173
3.8. Характеристики качества изображения……Page 175
Литература к главе 3……Page 177
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОПТИКИ……Page 178
4.1. Задачи компьютерной оптики……Page 179
4.2. Цифровая голография……Page 180
4.2.1. Общая процедура изготовления синтезированной голограммы……Page 181
4.2.2. Получение цифровой голограммы Фурье и ее бинаризация……Page 183
4.2.3. Киноформ……Page 187
4.3.1. Извлечение фазовой информации из данных об интенсивности……Page 189
4.3.2. Особенности расчета характеристик фокусаторов и корректоров излучения……Page 191
4.3.3. Дифракционные оптические элементы……Page 193
4.3.4. Создание фокусаторов на основе управляемых зеркал…….Page 197
4.4. Фокусировка излучения при наличии случайных помех. Использование методов адаптивной оптики……Page 199
4.5. Оптические элементы для анализа и формирования поперечного состава излучения……Page 202
4.6. Цифровая обработка полей в оптических системах……Page 204
4.6.1. Виды обработки оптических полей……Page 205
4.6.2. Автоматизированная измерительная система для диагностики структуры лазерных пучков……Page 206
Литература к главе 4……Page 211
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АЛГОРИТМ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ……Page 213
1. О фазовой проблеме…….Page 217
3. Метод оценки точности…….Page 218
4. Результаты и выводы…….Page 219
Список литературы……Page 222