精密激光测量技术与系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡鹏程 等 著

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店铺： 润轩泽辕图书专营店

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030460141

商品编码：11196414472

包装：平装

出版时间：2016-08-01

《现代光学设计与工程实践》图书简介 本书系统阐述了现代光学系统设计与工程化实施的关键理论、方法与实践经验。全书内容聚焦于如何将先进的光学原理转化为高效、可靠的实际工程应用，旨在为光学工程师、系统设计师以及相关领域的研究人员提供一本兼具深度与广度的参考手册。 第一部分：光学基础理论的工程化重构 本部分深入探讨了传统光学理论在现代高精度系统中的应用局限与拓展。首先，详细剖析了衍射光学、几何光学与波动光学在不同尺度和精度要求下的适用性边界。重点介绍了非球面与自由曲面光学元件的设计原理，包括Zernike多项式、 উপযোগী（）多项式以及基于点阵的相位板设计方法。 在光学设计部分，我们引入了像差理论的广义扩展，超越了传统的Seidel像差，着重分析了高数值孔径（NA）系统中的高阶像差、离轴系统中的畸变与场曲控制，并详细阐述了如何利用优化算法（如模拟退火、遗传算法、全局优化策略）进行系统性能的迭代改进。此外，对现代光学设计软件（如Zemax, CODE V）中的高级功能和自定义脚本的编写与应用进行了深入的实战指导。 第二部分：先进光学元件制造与检测技术 本部分是连接理论与实物的桥梁，详细介绍了高精度光学元件的制造工艺流程和质量控制标准。 1. 超精密加工技术： 非球面与自由曲面加工： 重点介绍了数控磨抛（CNC Grinding and Polishing）技术，包括点接触磨削（PCD Milling）、磁流变抛光（MRF）和离子束抛光（Ion Beam Figuring, IBF）的原理、精度范围及其在微米/纳米级表面形貌控制中的应用。 精密光学元件的特种制造： 涵盖了玻璃模压成型（Glass Molding）、注射成型（Injection Molding）在批量化生产中的应用，以及微纳结构阵列（如衍射光栅、超表面）的光刻、刻蚀和电子束直写技术。 2. 先进镀膜技术与表征： 薄膜设计与应力控制： 详细介绍了多层介质膜的理论计算，包括设计截止波长、带宽控制、反射抑制（Anti-Reflection, AR）和高反（High-Reflectance, HR）膜系。特别关注了高功率激光应用中的膜层损伤阈值（LIDT）优化和薄膜应力对元件形变的影响及补偿措施。 真空镀膜工艺： 对电子束蒸发、磁控溅射（Sputtering）等主流工艺的参数控制、环境影响及膜层结构分析进行了详尽的阐述。 3. 光学元件计量与检测： 面形测量技术： 深入比较了干涉测量法（如基于Fizeau、Michelson干涉仪）和轮廓测量法（如共聚焦显微镜、AFM）的适用场景、分辨率和局限性。重点讨论了波前测量技术（如Shack-Hartmann传感器）在实时自适应系统中的应用。 表面粗糙度与散射分析： 介绍了散射测量仪（Scatterometer）的工作原理，以及如何通过BRDF（双向反射分布函数）来评估和控制光学表面的微观散射特性，这对低杂散光系统设计至关重要。 第三部分：集成光学系统与工程化挑战 本部分探讨了如何将单独的光学元件集成到复杂的、具有特定环境要求的实用系统中。 1. 系统集成与装调： 光学组件的机械设计： 强调了光学系统热稳定性、刚度和应力释放的设计原则。讨论了如何利用有限元分析（FEA）来预测光学元件在温度变化、振动冲击下的形变，并设计相应的温控与减震机构。 高精度装配与耦合： 详细介绍了精密光学系统的对准（Alignment）技术，包括激光干涉仪辅助对准、图像处理辅助对准，以及光机一体化设计中公差的传递与分配（Tolerance Stacking）。 2. 现代光学系统的分类与应用案例： 高分辨率成像系统： 以高清晰度远摄镜头和显微物镜为例，分析了如何平衡视场（FOV）、放大倍率和系统色差校正。 激光光束整形与传输系统： 讨论了如何使用巴特勒矩阵（ABCD矩阵）进行光束传播分析，以及扩展光束、聚焦高能激光束所需的关键光学元件（如DOE、LCoS）。 先进光谱仪器设计： 侧重于多通道成像光谱仪和傅里叶变换光谱仪中，对色散元件（如全息光栅）的精度要求及其对系统信噪比的影响。 结语 本书的特色在于其强烈的工程导向性，不仅提供了丰富的理论模型，更着重于从材料选择、工艺控制到最终系统验证的完整链条管理。通过对大量工程案例的剖析，读者可以掌握将前沿光学理论转化为可量产、高性能工程产品的关键技能。本书是光学工程领域追求极致性能与可靠性的专业人士不可或缺的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，可以说是相当的愉悦。作者在文字的运用上，既有严谨的科学性，又不失生动性。即使是对于一些非常复杂的概念，作者也能用相对浅显易懂的语言进行阐释，并且经常穿插一些有趣的类比，让读者能够轻松地理解。例如，在讲解激光雷达（LiDAR）的原理时，作者就将其比作“用光来量距离的超级尺子”，这样的比喻立刻就拉近了读者与高科技之间的距离。书中对于不同测量模式的比较分析，也做得相当到位，作者不仅列举了各种模式的特点，还会从实际应用的角度，分析哪种模式更适合解决特定的测量问题。我尤其欣赏书中对于数据采集和处理算法的讲解，虽然算法本身可能比较复杂，但作者通过详细的流程图和实例，将整个过程变得清晰明了。而且，书中还涉及到了一些关于软件开发和系统集成的知识，这对于构建一个完整的精密激光测量系统来说，是不可或缺的。

评分☆☆☆☆☆

从技术的角度来看，这本书在对精密激光测量系统进行详尽剖析的同时，也巧妙地融入了相当一部分关于前沿技术发展的洞察。书中对于不同类型激光器的特性及其在测量中的适用性进行了深入的比较分析，这一点对于我这样需要根据具体应用场景选择合适激光器的读者来说，具有极高的参考价值。作者并没有停留在对现有技术的介绍，而是将目光投向了未来的发展趋势，比如在一些章节中，提到了基于机器学习的激光测量数据处理和优化，以及微型化、集成化激光测量系统的发展前景。这一点让我感到非常惊喜，因为很多同类书籍往往会止步于经典技术，而这本书则展现出了作者对整个领域发展方向的深刻理解。在系统设计的部分，作者对不同传感器、光学元件的选择以及它们之间的配合关系做了详尽的论述，并提供了不少具体的工程化建议，这对于实际项目的设计和实施有着直接的指导意义。特别是关于光路设计和稳定性控制的章节，充满了实操性的技巧和经验，读起来让人觉得非常踏实。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，总的来说，是让人眼前一亮。作者在叙述过程中，并没有一上来就抛出晦涩难懂的公式和模型，而是循序渐进地引导读者进入这个精密的测量世界。刚开始读的时候，我还担心会遇到很多理论性的障碍，但事实证明我的担忧是多余的。书中对一些基础的光学原理，比如衍射、干涉的解释，非常清晰到位，而且往往会结合一些实际的例子，让我能够很快地理解这些抽象的概念是如何应用到实际的测量中的。尤其是关于激光作为测量工具的独特性，作者进行了深入的剖析，从激光的相干性、单色性到方向性，都详细解释了这些特性如何转化为高精度的测量能力。而且，在介绍一些测量方法的原理时，书中穿插了一些历史性的发展脉络，这让整个阅读过程不至于枯燥，反而充满了知识的趣味性。我对书中关于激光三角测量法的讲解印象尤为深刻，作者不仅阐述了基本原理，还进一步探讨了误差分析和补偿策略，这对于实际应用来说至关重要。感觉作者是在努力搭建一座桥梁，让非专业背景的读者也能跨越技术鸿沟，领略到精密激光测量技术的魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，实在是值得称赞。开篇的章节，并没有直接 dive into 复杂的数学模型，而是从激光的基本原理和测量学的基本概念入手，为读者打下了坚实的基础。随后，作者巧妙地引入了各种不同的精密激光测量技术，例如时间飞行（Time-of-Flight）测量、相位测量、差分干涉测量等，并且在讲解每一种技术时，都力求做到逻辑清晰、条理分明。更令人称道的是，作者不仅仅是描述这些技术，还会深入分析它们的优缺点、适用范围以及在实际应用中可能遇到的挑战。我尤其喜欢书中关于误差分析和不确定度评定的章节，作者通过生动的例子，将复杂的统计学原理转化为易于理解的实践指导，这对于需要进行严谨测量评估的工程师来说，无疑是宝贵的财富。而且，书中配有大量的图示和表格，这些视觉化的辅助材料极大地增强了内容的易读性和理解性，让原本可能枯燥的理论知识变得生动起来。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，感觉就像是接受了一次非常扎实的专业训练。作者在讲解精密激光测量系统的构成时，将各个子系统，例如光源、调制系统、探测器、数据处理单元等，都进行了细致的剖析，并且强调了它们之间的相互作用和影响。我特别关注了书中关于光学元件的选型和公差控制的章节，作者在这一块的论述非常深入，详细解释了不同材料、不同镀膜对测量精度的影响，以及如何通过合理的公差设计来保证系统的整体性能。而且，在一些具体的测量案例分析中，作者还穿插了一些实际工作中可能遇到的问题，比如环境干扰、目标表面特性对测量结果的影响，并提供了相应的解决方案。这一点让我觉得这本书非常贴近实际需求，而不是停留在纯理论的层面。书中对于不同测量场景下，系统参数的优化和调整也给出了不少实用的建议，这对于刚接触这一领域的研究人员或者工程师来说，是极大的帮助。