Излагаются сведения по теории сигналов и их спектральным представлениям с физическим обоснованием применения к линейным оптическим системам. Описываются распространение и трансформация оптических сигналов в свободном пространстве, даются основы фурье-оптики, свойства гауссовых пучков, понятие о дуальности оптических систем. Рассматриваются преобразование Ганкеля, преобразования сигналов с ограниченным спектром, случайных сигналов, дискретные преобразования оптических сигналов, теорема Котельникова в координатном и частотном пространствах, принцип неопределенности. Случайные сигналы описываются в рамках корреляционной теории. Вводятся понятия функции когерентности, оптической передаточной функции, когерентного и некогерентного импульсного отклика. Излагаются основы акустооптического преобразования световых полей и методов оптической фильтрации сигналов. Дается понятие о вейвлет-преобразовании в оптике. Учебное пособие предназначено для студентов, магистрантов и аспирантов соответствующих специальностей, а также для всех, кто интересуется оптическими методами обработки информации и их приложениями в науке и технике.