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衍射理论与相位函数计算从零学起

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 衍射现象的历史与工程意义 · 课程整体框架与学习方法建议
课程导入学习目标
02
波动光学基础
光波表示 · 复振幅 · 平面波与球面波
波动光学基础光波表示
03
惠更斯-菲涅尔原理
次波叠加思想 · 衍射的物理本质 · 衍射与干涉的区别与联系
惠更斯菲涅尔原理
04
基尔霍夫衍射理论
基尔霍夫积分定理 · 边界条件假设 · 菲涅尔-基尔霍夫衍射公式的推导思路
基尔霍夫衍射理论基尔霍夫积分定理
05
菲涅尔衍射与夫琅禾费衍射
两种近似的适用条件 · 判别准则（菲涅尔数） · 典型衍射场景分类
菲涅尔衍射夫琅禾费衍射
06
角谱理论
平面波角谱展开 · 角谱传播公式 · 角谱法与衍射积分的等价性
角谱理论平面波角谱展开
07
傅里叶变换在衍射中的应用
夫琅禾费衍射与傅里叶变换的关系 · 空间频率概念 · 透镜的傅里叶变换性质
傅里叶变换衍射
08
相位函数基础
相位定义 · 相位包裹与解包裹 · 相位延迟
相位函数基础相位定义
09
常见相位函数
球面相位 · 二次相位 · 线性相位（倾斜）
常见相位函数球面相位
10
相位函数与衍射光场计算
如何将相位函数代入衍射积分 · 相位项对衍射图样的影响
相位函数衍射光场计算
11
数值计算基础
采样定理与奈奎斯特条件 · 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶…
数值计算基础采样定理
12
单缝与矩孔衍射
解析解推导 · 相位函数表示 · 数值模拟与实验对比
单缝矩孔衍射
13
圆孔与圆屏衍射
艾里斑 · 贝塞尔函数 · 相位函数计算
圆孔圆屏衍射
14
光栅衍射
光栅方程 · 相位光栅与振幅光栅 · 闪耀光栅的相位函数设计
光栅衍射光栅方程
15
菲涅尔波带片
波带片原理 · 相位型波带片设计 · 聚焦特性与衍射效率
菲涅尔波带片波带片原理
16
涡旋光束与轨道角动量
涡旋相位函数 · 拓扑荷 · 衍射场中的相位奇点
涡旋光束轨道角动量
17
相位恢复问题
从强度测量恢复相位 · Gerchberg-Saxton算法 · 误差下降法
相位恢复问题从强度测量恢复相…
18
计算全息与相位全息图
计算全息原理 · 相位型全息图编码 · 再现像的衍射计算
计算全息相位全息图
19
衍射光学元件设计
相位函数优化 · 迭代傅里叶算法（IFTA） · 分束器与整形器设计案例
衍射光学元件设计相位函数优化
20
部分相干光衍射
互相干函数 · 交叉谱密度 · 部分相干光在衍射中的相位统计特性
部分相干光衍射互相干函数
21
矢量衍射理论
标量衍射的局限 · 矢量角谱法 · 高数值孔径聚焦中的相位与偏振
矢量衍射理论标量衍射的局限
22
衍射与成像系统
点扩散函数（PSF） · 光学传递函数（OTF） · 相位对成像质量的影响
衍射成像系统
23
相位测量技术
干涉法 · 夏克-哈特曼波前传感器 · 相位恢复实验
相位测量技术干涉法
24
相位函数在光束整形中的应用
平顶光束 · 贝塞尔光束 · 艾里光束的相位设计
相位函数光束整形
25
衍射计算中的常见数值问题
混叠 · 边界效应 · 采样不足
衍射计算常见数值问题
26
案例实战一
用Python/Matlab实现夫琅… · 计算并可视化单缝 · 圆孔
案例实战一Python/Matla…
27
案例实战二
设计一个菲涅尔波带片并模拟其聚焦效果 · 分析相位函数与焦距的关系
案例实战二设计一个菲涅尔波…
28
案例实战三
实现涡旋光束的衍射传播 · 观察相位奇点与强度暗核 · 计算轨道角动量谱
案例实战三实现涡旋光束的衍…
29
案例实战四
使用迭代算法设计一个衍射分束器 · 优化相位函数并评估衍射效率
案例实战四使用迭代算法设计…
30
综合提升与前沿展望
衍射理论与相位计算在计算成像 · 超分辨 · 量子光学等前沿领域的应用
综合提升前沿展望