结构光场由于其独特的物理性质、新颖的物理效应及极具潜力的应用前景而受到越来越广泛的关注，并成为近年来光学和光电子学领域的研究热点之一。 本书系统地阐述了结构光场的概念、分类及其基本理论。全书共10章，主要内容包括结构光场的概念、分类和描述，典型结构光场的实验产生，结构光场的标量衍射理论，结构光场的矢量表征理论，结构光场的反射和折射理论，结构光场的动力学理论，结构光场的部分相干理论，结构光场与微纳粒子的相互作用理论，结构光场与复杂介质的相互作用理论，结构光场与粗糙海面的相互作用理论。 本书主要面向光学工程、光电子技术和物理等相关领域的科研人员、学者、研究生与高年级本科生，也可作为本领域科学研究的参考资料。

第1章 结构光场的概念、分类和描述
1.1 光场满足的方程
1.1.1 麦克斯韦方程组
1.1.2 电磁场波动方程
1.1.3 傍轴近似方程
1.1.4 薛定谔方程
1.2 结构光场的概念及分类
1.2.1 光场的基本维度
1.2.2 结构光场的概念
1.2.3 结构光场的分类
1.3 典型结构光场的数学描述
1.3.1 基模高斯光束
1.3.2 厄米高斯光束
1.3.3 拉盖尔高斯光束
1.3.4 贝塞尔光束
1.3.5 艾里光束
参考文献
第2章 典型结构光场的实验产生
2.1 结构光场的产生方法概述
2.1.1 高阶厄米高斯光束的产生方法
2.1.2 拉盖尔高斯涡旋光束的产生方法
2.1.3 无衍射贝塞尔光束的产生方法
2.1.4 自加速艾里光束的产生方法
2.2 典型结构光场的实验产生
2.2.1 单模涡旋结构光场的实验产生
2.2.2 复合涡旋结构光场的实验产生
2.2.3 阵列涡旋结构光场的实验产生
参考文献
第3章 结构光场的标量衍射理论
3.1 标量衍射理论基础
3.1.1 惠更斯以及惠更斯菲涅耳原理
3.1.2 菲涅耳基尔霍夫衍射积分公式
3.1.3 瑞利索末菲衍射积分公式
3.2 标量衍射的柯林斯公式
3.2.1 傍轴光学系统的ABCD矩阵
3.2.2 傍轴光学系统的柯林斯公式
3.2.3 典型结构光场的柯林斯公式
3.3 标量衍射的角谱展开理论
3.3.1 傅里叶变换及其性质
3.3.2 光场衍射的角谱描述
3.3.3 典型结构光场的角谱
3.4 标量衍射场的非傍轴近似理论
3.4.1 衍射场的非傍轴近似解
3.4.2 典型结构光场的非傍轴近似公式
参考文献
第4章 结构光场的矢量表征理论
4.1 矢量势理论
4.1.1 满足洛伦兹规范的矢量势
4.1.2 典型结构光场电磁场分量的矢量势描述
4.2 矢量角谱展开理论
4.2.1 光场的矢量角谱展开
4.2.2 典型结构光场电磁场分量的角谱展开描述
4.3 矢量瑞利索末菲积分理论
4.3.1 矢量瑞利索末菲积分公式
4.3.2 典型结构光场电磁场分量的瑞利索末菲积分描述
4.4 RichardsWolf矢量衍射理论
4.4.1 紧聚焦场的RichardsWolf矢量衍射积分公式
4.4.2 典型结构光场紧聚焦情况下的电磁场分量表达式
参考文献
第5章 结构光场的反射和折射理论
5.1 光波反射和折射的基本理论
5.1.1 平面光波的描述
5.1.2 电磁场边界条件
5.1.3 反射和折射定律
5.1.4 反射和折射系数
5.1.5 全反射和全折射
5.1.6 坐标系变换理论
5.2 结构光场反射和折射的理论模型
5.2.1 反射、折射与入射光场角谱的关系
5.2.2 入射、反射和折射光场的矢量分析
5.2.3 典型结构光场的反射和折射公式
5.3 反射和折射光场中的位移理论
5.3.1 GH位移和IF位移简介
5.3.2 GH位移和IF位移的计算表达式
5.3.3 典型结构光场的GH位移和IF位移
参考文献
第6章 结构光场的动力学理论
6.1 结构光场的动力学理论基础
6.1.1 电磁场的能量、动量和角动量
6.1.2 介质中电磁场动量的描述之争
6.1.3 机械动量和正则动量描述之争
6.2 结构光场动力学参量的描述
6.2.1 结构光场能量的描述
6.2.2 结构光场动量的描述
6.2.3 结构光场角动量的描述
6.2.4 结构光场螺旋度的描述
6.2.5 结构光场手性的描述
6.3 结构光场的动力学特性分析举例
6.3.1 紧聚焦涡旋光束的动力学特性分析
6.3.2 反射和折射涡旋光束的动力学特性分析
6.3.3 石墨烯表面涡旋光束的动力学特性分析
参考文献
第7章 结构光场的部分相干理论
7.1 部分相干光的基本理论
7.1.1 互相干函数
7.1.2 交叉谱密度函数
7.1.3 维格纳分布函数
7.2 典型结构光场的部分相干理论模型
7.2.1 部分相干基模高斯光束
7.2.2 部分相干厄米高斯光束
7.2.3 部分相干拉盖尔高斯光束
7.2.4 部分相干贝塞尔光束
7.2.5 部分相干艾里光束
7.3 部分相干结构光场的标量传输理论
7.3.1 部分相干光束的菲涅尔衍射积分公式
7.3.2 部分相干光束的柯林斯公式
7.3.3 部分相干光束的瑞利索末菲衍射积分公式
7.3.4 典型部分相干结构光场的标量传输公式
参考文献
第8章 结构光场与微纳粒子的相互作用理论
8.1 结构光场与瑞利粒子的相互作用理论
8.1.1 球瑞利散射模型
8.1.2 椭球瑞利散射模型
8.1.3 瑞利粒子光力和光力矩的计算
8.1.4 算例
8.2 结构光场与球形粒子的相互作用理论
8.2.1 球矢量波函数
8.2.2 典型结构光场的球矢量波函数展开
8.2.3 球形粒子散射场和内场的计算
8.2.4 算例
8.3 结构光场与非球形粒子的相互作用理论
8.3.1 矩量法的基