基本信息

書名：現代應用光學

：298.00元

作者：張以謨

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2018-01-01

ISBN：9787121314735

字數：

頁碼：1164

版次：01

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

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內容提要

近年來，應用光學領域中齣現瞭許多新技術。本書基於作者多年光學領域的研究和積纍，係統闡述瞭應用光學的現代理論和應用，並引入這些新技術。全書內容包括波麵像差理論及幾何像差理論、以非球麵和自由光學麯麵簡化光學係統設計、太陽能電站和現代高效照明中的非成像光學等；反映瞭應用光學中的前沿技術，如光學係統焦深擴展與衍射極限的突破、微納光子學和錶麵等離子體微納光學設備中的光學係統、自適應光學等；敘述瞭現代物理光學儀器的光學係統原理，包括光電乾涉光學係統、光電光譜儀及分光光度光學係統、偏振光電儀器光學係統及偏振光成像技術等。本書既講解應用光學基礎理論，又涵蓋國內外應用光學領域*新的技術理論和實現方法，適閤作為相關專業高校師生和廣大科研人員的參考書。

目錄

目 錄
第1章 現代應用光學基礎理論概述t1
1．1 概述t1
1．1．1 本書的背景t1
1．1．2 本書的內容安排t1
1．2 光學係統設計中常用的光學材料特徵參數t2
1．2．1 光學材料的光學參量t2
1．2．2 熱係數及溫度變化效應的消除t4
1．2．3 其他玻璃數據t4
1．3 新型光學材料t5
1．3．1 新型光學材料概述t5
1．3．2 光學材料發展概況t6
1．4 液晶材料及液晶顯示器t12
1．4．1 液晶材料及其分類t12
1．4．2 常用液晶顯示器件的基本結構和工作原理t16
1．4．3 STN-LCD技術t27
1．4．4 液晶光閥技術t32
1．4．5 矽上液晶（LCoS）反射式顯示器t36
1．4．6 光計算用SLMt38
1．5 電光源和光電探測器t38
1．5．1 電光源t38
1．5．2 激光器t41
1．5．3 光電導探測器t48
1．5．4 光伏探測器t49
1．5．5 位敏探測器t53
1．5．6 陣列型光電探測器t56
1．6 波像差像質評價基礎知識t59
1．6．1 光學係統像差的坐標及符號規則t59
1．6．2 無像差成像概念和完善鏡頭聚焦衍射模式t60
參考文獻t63
第2章 光學非球麵的應用t67
2．1 概述t67
2．2 非球麵麯麵方程t67
2．2．1 鏇轉對稱的非球麵方程t67
2．2．2 圓錐麯綫的意義t68
2．2．3 其他常見非球麵方程t70
2．2．4 非球麵的法綫和麯率t71
2．3 非球麵的初級像差t71
2．3．1 波像差及其與垂軸像差的關係t71
2．3．2 非球麵的初級像差t73
2．3．3 摺射錐麵軸上物點波像差t75
2．3．4 摺射錐麵軸外物點波像差t76
2．4 微振（perturbed）光學係統的初級像差計算t77
2．4．1 偏心（decentered）光學麵t78
2．4．2 光學麵的傾斜t80
2．4．3 間隔失調（despace）麵t81
2．5 兩鏡係統的理論基礎t82
2．5．1 兩鏡係統的基本結構形式t82
2．5．2 單色像差的錶示式t82
2．5．3 消像差條件式t84
2．5．4 常用的兩鏡係統t85
2．6 二次圓錐麯麵及其衍生高次項麯麵t86
2．6．1 消球差的等光程摺射非球麵t86
2．6．2 經典卡塞格林係統t87
2．6．3 格裏高裏係統t88
2．6．4 隻消球差的其他特種情況t88
2．6．5 R-C（Ritchey-Chrétien）係統及馬剋蘇托夫係統t89
2．6．6 等暈係統的特殊情況t90
2．6．7 庫特（Cuder）係統及同心係統t91
2．6．8 史瓦希爾德（Schwarzschield）係統t92
2．6．9 一個消四種初級像差 的係統t93
2．6．10 無焦係統t93
2．7 兩鏡係統的具體設計過程t93
2．7．1 R-C係統的設計t93
2．7．2 格裏高裏係統與卡塞格林係統t94
2．8 施密特光學係統設計t95
2．8．1 施密特光學係統的初級像差t95
2．8．2 施密特校正器的計算法t98
2．9 三反射鏡係統設計示例t99
2．9．1 設計原則t99
2．9．2 設計過程分析t100
2．9．3 設計示例t101
參考文獻t103
第3章 衍射光學元件t105
3．1 概述t105
3．1．1 菲涅耳圓孔衍射――菲涅耳波帶法t106
3．1．2 菲涅耳圓孔衍射的特點t108
3．1．3 菲涅耳圓屏衍射t109
3．2 波帶片t110
3．2．1 菲涅耳波帶片t110
3．2．2 相位型菲涅耳波帶片t112
3．2．3 條形或方形波帶片t113
3．3 衍射光學器件衍射效率t113
3．3．1 鋸齒形一維相位光柵的衍射效率t113
3．3．2 颱階狀（二元光學）相位光柵的衍射效率及其計算t114
3．4 通過衍射麵的光綫光路計算t115
3．5 衍射光學係統初級像差t118
3．5．1 衍射光學透鏡的單色初級像差特性t118
3．5．2 摺衍混閤成像係統中衍射結構的高摺射率模型及PWC描述t121
3．5．3 P∞、W∞、C與摺衍混閤單透鏡結構的函數關係t122
3．6 摺衍光學透鏡的色散性質及色差的校正t123
3．6．1 摺衍光學透鏡的等效阿貝數νt123
3．6．2 用DOL實現消色差t124
3．6．3 摺衍光學透鏡的部分色散及二級光譜的校正t125
3．7 衍射透鏡的熱變形特性t127
3．7．1 光熱膨脹係數t127
3．7．2 消熱變形光學係統的設計t129
3．7．3 摺衍混閤係統消熱差係統設計示例t130
3．8 衍射麵的相位分布函數t132
3．8．1 用於平衡像差的衍射麵的相位分布函數t132
3．8．2 用於平衡熱像差的衍射麵的相位分布函數t133
3．9 多層衍射光學元件（multi-layer diffractive optical elements）t133
3．9．1 多層衍射光學元件的理論分析t134
3．9．2 多層衍射光學元件的結構t134
3．9．3 多層衍射光學元件材料的選擇t134
3．9．4 多層衍射光學元件的衍射效率t135
3．9．5 多層衍射光學元件在成像光學係統中的應用舉例t136
3．10 諧衍射透鏡（HDL）及其成像特點t137
3．10．1 諧衍射透鏡t137
3．10．2 諧衍射透鏡的特點t137
3．10．3 單片諧衍射透鏡成像t138
3．10．4 諧衍射/摺射太赫茲多波段成像係統設計示例t139
3．11 衍射光學軸錐鏡（簡稱衍射軸錐鏡）t143
3．11．1 衍射軸錐鏡t143
3．11．2 設計原理和方法t144
參考文獻t150
第4章 非對稱光學係統像差理論t153
4．1 波像差與Zernike多項式概述t153
4．1．1 波前像差理論概述t153
4．1．2 角嚮、橫嚮和縱嚮像差t154
4．1．3 Seidel像差的波前像差錶示t155
4．1．4 澤尼剋（Zernike）多項式t162
4．1．5 條紋（fringe）Zernike係數t164
4．1．6 波前像差的綜閤評價指標t165
4．1．7 色差t167
4．1．8 典型光學元件的像差特性t167
4．2 非對稱鏇轉成像光學係統中像差理論t174
4．2．1 重要概念簡介t174
4．2．2 傾斜非球麵光學麵處理t176
4．2．3 局部坐標係統（LCS）近軸光方法計算單個光學麵像差場中心t176
4．2．4 OAR的參數化t179
4．2．5 傾斜和偏心的光學麵的定位像差場對稱中心矢量（像差場偏移量的推導）t181
4．2．6 基於實際光綫計算單個麵的像差場中心t182
4．2．7 失調光學係統的波像差錶示式t183
4．2．8 舉例：LCS近軸計算與其實際光綫等價計算的比較t185
4．3 近圓光瞳非對稱光學係統三級像差的描述t187
4．3．1 光學係統的像差場為各個麵的貢獻之和t187
4．3．2 帶有近圓光瞳的非鏇轉對稱光學係統中的三級像差t187
4．3．3 節點像差場t191
4．3．4 波前誤差以及光綫的橫嚮像差t194
4．3．5 非對稱光學係統中的三級畸變t195
4．4 非鏇轉對稱光學係統的多節點五級像差：球差t197
4．4．1 非鏇轉對稱光學係統像差概述t197
4．4．2 非鏇轉對稱光學係統的五級像差t198
4．4．3 五級像差的特徵節點行為：球差族包括的各項t199
參考文獻t203
第5章 光學自由麯麵的應用t205
5．1 光學自由麯麵概述t205
5．2 參數麯綫和麯麵t206
5．2．1 麯綫和麯麵的參數錶示t206
5．2．2 參數麯綫的代數和幾何形式t210
5．3 Bézier麯綫與麯麵t212
5．3．1 Bézier麯綫的數學描述和性質t212
5．3．2 Bézier麯麵t215
5．4 B樣條（B-spline）麯綫與麯麵t217
5．4．1 B樣條麯綫的數學描述和性質t217
5．4．2 B樣條麯綫的性質t219
5．4．3 B樣條麯麵的錶示t220
5．5 雙三次均勻B樣條麯麵t221
5．5．1 B 樣條麯麵t221
5．5．2 雙三次均勻B樣條麯麵的矩陣公式t223
5．6 非均勻有理B樣條（NURBS）麯綫與麯麵t224
5．6．1 NURBS麯綫與麯麵t224
5．6．2 NURBS麯綫的定義t224
5．6．3 NURBS錶示t226
5．6．4 非均勻有理B樣條麯麵t228
5．7 Coons麯麵t229
5．7．1 基本概念t229
5．7．2 雙綫性Coons麯麵t230
5．7．3 雙三次Coons麯麵t231
5．8 自由麯麵棱鏡光學係統t232
5．8．1 自由麯麵棱鏡概述t232
5．8．2 矢量像差理論及初始結構確定方法t233
5．8．3 自由麯麵棱鏡設計t236
5．8．4 用光學設計軟件設計含自由麯麵的光學係統t238
參考文獻t239
第6章 共形光學係統t241
6．1 概述t241
6．1．1 共形光學係統的一般要求t241
6．1．2 共形光學係統的主要參量t244
6．1．3 共形光學係統中的像差校正t250
6．1．4 共形光學係統實際應用須考慮的問題t252
6．2 橢球整流罩的幾何特性及消像差條件在共形光學係統中的應用t253
6．2．1 橢球麵幾何特性分析t253
6．2．2 橢球整流罩的幾何特性t256
6．2．3 利用矢量像差理論分析橢球整流罩結構的像差特性t258
6．3 基於Wassermann-Wolf方程的共形光學係統設計t259
6．3．1 共形光學係統解決像差動態變化的方法概述t259
6．3．2 共形光學係統的像差分析t260
6．3．3 Wassermann-Wolf非球麵理論t261
6．3．4 利用Wassermann-Wolf原理設計共形光學係統t265
6．4 摺/反射橢球形整流罩光學係統的設計t268
6．4．1 摺/反射橢球形整流罩光學係統的設計原則t269
6．4．2 橢球形整流罩像差分析t269
6．4．3 兩鏡校正係統初始結構設計原理t269
6．4．4 用平麵對稱矢量像差理論分析光學係統像差特性t274
6．4．5 設計結果t275
6．5 共形光學係統的動態像差校正技術t276
6．5．1 共形光學係統的固定校正器t276
6．5．2 弧形校正器t278
6．5．3 基於軸嚮移動柱麵―澤尼剋校正元件的動態像差校正技術t280
6．6 二元光學元件在橢球整流罩導引頭光學係統中的應用t283
6．6．1 二元光學元件的光學特性t284
6．6．2 二元衍射光學元件在橢球形整流罩導引頭光學係統中的應用t286
6．6．3 利用衍/射光學元件進行共形整流罩像差校正的研究t288
6．6．4 摺/衍混閤消熱差共形光學係統的設計t291
6．7 利用自由麯麵進行微變焦共形光學係統設計t295
6．7．1 自由麯麵進行微變焦共形光學係統的特點t295
6．7．2 利用自由麯麵的像差校正方法t295
6．8 基於實際光綫追跡的共形光學係統設計概述t298
6．8．1 實際光綫追跡設計方法可在共形光學係統整個觀察視場內得到較好像質t298
6．8．2 實際光綫追跡方法概述t299
參考文獻t302
第7章 非成像光學係統t308
7．1 引言t308
7．1．1 太陽能熱發電技術簡介t308
7．1．2 太陽能光伏發電t311
7．1．3 照明非成像光學t312
7．2 非成像光學概述t314
7．2．1 非成像會聚器特性t314
7．2．2 光學擴展不變量t314
7．2．3 會聚度的定義t315
7．3 會聚器理論中的一些幾何光學概念t316
7．3．1 光學擴展量的幾何光學概念t316
7．3．2 在成像光學係統中像差對會聚度的影響t317
7．3．3 光學擴展量（拉氏不變量）和相空間的廣義概念t318
7．3．4 斜不變量t320
7．4 非成像光學的邊緣光綫原理t322
7．4．1 邊緣光綫原理t322
7．4．2 邊緣光綫原理應用――“拉綫”方法t322
7．5 復閤拋物麵會聚器（CPC）t324
7．5．1 光錐會聚器t324
7．5．2 復閤拋物麵會聚器（CPC）概述t324
7．5．3 復閤拋物麵會聚器的性質t326
7．5．4 增加復閤拋物麵會聚器的大會聚角t328
7．6 同步多麯麵設計方法t331
7．6．1 SMS方法設計會聚器概述t331
7．6．2 一個非成像透鏡的設計：RR會聚器t332
7．6．3 XR會聚器t335
7．6．4 RX會聚器t337
7．7 XX類會聚器t340
7．7．1 XX類會聚器的原理t340
7．7．2 RX1會聚器t341
7．7．3 RX1會聚器的三維分析t341
7．8 非成像光學用於LED照明t343
7．8．1 邊緣光綫擴展度守恒原理和控製網格算法t344
7．8．2 LED的非成像光學係統設計實例t346
7．8．3 大範圍照明光源設計（二維給定光分布設計）t347
7．9 非成像光學用於LED均勻照明的自由麯麵透鏡t348
7．9．1 均勻照明的自由麯麵透鏡概述t348
7．9．2 LED浸沒式自由麯麵透鏡設計方法t349
7．9．3 設計示例t351
參考文獻t353
第8章 光電光學係統中緊湊型照相光學係統設計t356
8．1 概述t356
8．1．1 數碼相機的組成t356
8．1．2 數碼相機中圖像傳感器CCD和CMOS的比較t357
8．1．3 數碼相機的分類t359
8．1．4 數碼相機的光學性能t364
8．1．5 數碼相機鏡頭的分類和特點t365
8．2 數碼相機鏡頭設計示例t367
8．2．1 球麵定焦距鏡頭設計示例t367
8．2．2 非球麵定焦距鏡頭設計示例t370
8．3 變焦距鏡頭設計示例t372
8．3．1 變焦透鏡組原理t373
8．3．2 非球麵變倍鏡頭初始數據t373
8．3．3 摺疊式（潛望式）變焦鏡頭示例t376
8．4 手機照相光學係統t378
8．4．1 手機照相光學係統概述t378
8．4．2 兩片型非球麵手機物鏡設計示例t379
8．4．3 三片型手機物鏡設計t382
8．5 手機鏡頭新技術概述t385
8．5．1 自由麯麵在手機鏡頭中的應用t385
8．5．2 液體鏡頭t385
8．6 魚眼鏡頭概述t388
8．6．1 魚眼鏡頭是“仿生學的示例”t388
8．6．2 魚眼鏡頭基本結構的像差校正t390
8．6．3 魚眼鏡頭基本光學結構的演變t391
8．6．4 魚眼鏡頭的發展t391
8．6．5 魚眼鏡頭的光學性能t393
8．6．6 光闌球差與入瞳位置的確定t396
8．6．7 光闌彗差與像差漸暈t398
8．6．8 魚眼鏡頭示例與投影方式比較t399
參考文獻t402
第9章 光學係統焦深的擴展與衍射極限的突破t405
9．1 概述t405
9．1．1 擴展焦深概述t405
9．1．2 超衍射極限近場顯微術概述t409
9．1．3 遠場超分辨成像t418
9．2 光學成像係統景深的延拓t420
9．2．1 景深延拓概述t420
9．2．2 延拓景深的方形孔徑相位模闆t425
9．2．3 增大景深的圓對稱相位模闆t438
9．3 多環分區圓對稱相位模闆設計t442
9．3．1 多環分區圓對稱相位模闆的概念t442
9．3．2 多環分區圓對稱相位模闆對應係統的特性t448
9．3．3 圓對稱相位模闆成像係統的優缺點t450
9．3．4 初級像差的影響以及延拓景深圖像的復原t451
9．3．5 延拓景深相位模闆係統的圖像復原與其光學成像係統的光學設計t456
9．3．6 延拓景深光學成像係統的光學設計t460
9．4 軸錐鏡（axicon）擴展焦深t468
9．4．1 軸錐鏡t468
9．4．2 小焦斑長焦深激光焦點的衍射軸錐鏡的設計t476
9．5 近場光學與近場光學顯微鏡t478
9．5．1 近場光學概念t478
9．5．2 近場掃描光學顯微鏡（NSOM）t482
9．6 掃描探針顯微鏡t488
9．6．1 與隧道效應有關的顯微鏡t489
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