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2020-10-11 16:22 |
现代应用光学(张以谟)
近年来,应用光学领域中出现了许多新技术。本书基于作者多年光学领域的研究和积累,系统阐述了应用光学的现代理论和应用,并引入这些新技术。全书内容包括波面像差理论及几何像差理论、以非球面和自由光学曲面简化光学系统设计、太阳能电站和现代高效照明中的非成像光学等;反映了应用光学中的前沿技术,如光学系统焦深扩展与衍射极限的突破、微纳光子学和表面等离子体微纳光学设备中的光学系统、自适应光学等;叙述了现代物理光学仪器的光学系统原理,包括光电干涉光学系统、光电光谱仪及分光光度光学系统、偏振光电仪器光学系统及偏振光成像技术等。本书既讲解应用光学基础理论,又涵盖国内外应用光学领域*新的技术理论和实现方法,适合作为相关专业高校师生和广大科研人员的参考书。 5mavcle{4r #W|!fILL [attachment=103750] 3D[=b%2\ 4UD' %}>y
kwlC[G$j7 (;UP%H> 目 录 e!Br>^8l 第1章 现代应用光学基础理论概述 1 ~KRnr0 1.1 概述 1 #ZlM?Q 1.1.1 本书的背景 1 >A($8=+#x 1.1.2 本书的内容安排 1 EeB3 } 1.2 光学系统设计中常用的光学材料特征参数 2 A$@o'Q;he 1.2.1 光学材料的光学参量 2 fK_~lGY( 1.2.2 热系数及温度变化效应的消除 4 RdI};K 1.2.3 其他玻璃数据 4 6V2j*J 1.3 新型光学材料 5 _2OuskL 1.3.1 新型光学材料概述 5 U:n*<l-k} 1.3.2 光学材料发展概况 6 h<Wg 3o 1.4 液晶材料及液晶显示器 12 =/9<(Tt%m 1.4.1 液晶材料及其分类 12 o1k#."wHr 1.4.2 常用液晶显示器件的基本结构和工作原理 16 p=B?/Sqa 1.4.3 STN-LCD技术 27 L/x(RCD 1.4.4 液晶光阀技术 32 yp+F<5o 1.4.5 硅上液晶(LCoS)反射式显示器 36 (6R4 \8z2 1.4.6 光计算用SLM 38 iyj3QLqE 1.5 电光源和光电探测器 38 s}(X]Gx1 1.5.1 电光源 38 Hf%_}Du /` 1.5.2 激光器 41 C[8Kl D 1.5.3 光电导探测器 48 b_vTGl1_6 1.5.4 光伏探测器 49 v`B4(P1Z 1.5.5 位敏探测器 53 lFfXWNb 1.5.6 阵列型光电探测器 56 k[9A,N^lZB 1.6 波像差像质评价基础知识 59 m}5q]N";x 1.6.1 光学系统像差的坐标及符号规则 59 c'05{C 1.6.2 无像差成像概念和完善镜头聚焦衍射模式 60 ?3jdg ]& 参考文献 63 s$GF 95^ 第2章 光学非球面的应用 67 J8;Okzb!L 2.1 概述 67 [Oy >R
2.2 非球面曲面方程 67 i03gX<=* 2.2.1 旋转对称的非球面方程 67 %v4ZGtKC@ 2.2.2 圆锥曲线的意义 68 z+/LS5$ 2.2.3 其他常见非球面方程 70 0S.?E.-&0 2.2.4 非球面的法线和曲率 71 WZ?!!
2.3 非球面的初级像差 71 H]Wp%"L 2.3.1 波像差及其与垂轴像差的关系 71 #ElejQ|? 2.3.2 非球面的初级像差 73 }V]eg,.BJ 2.3.3 折射锥面轴上物点波像差 75 R1'`F{56 2.3.4 折射锥面轴外物点波像差 76 1;Xgc@ 2.4 微振(perturbed)光学系统的初级像差计算 77 TyOH`5D 2.4.1 偏心(decentered)光学面 78 ^>m^\MuZ 2.4.2 光学面的倾斜 80 ({M?Q>s 2.4.3 间隔失调(despace)面 81 4#:\?HAu! 2.5 两镜系统的理论基础 82 D{C:d\ e)$ 2.5.1 两镜系统的基本结构形式 82
maDz W_3 2.5.2 单色像差的表示式 82
zu<3^=3 2.5.3 消像差条件式 84 TpP8=8_Lh 2.5.4 常用的两镜系统 85 ~G`J
r 2.6 二次圆锥曲面及其衍生高次项曲面 86 p)/
p!d[T/ 2.6.1 消球差的等光程折射非球面 86 )N7n,_#T> 2.6.2 经典卡塞格林系统 87 [/ohk& 2.6.3 格里高里系统 88 2U9&l1P= 2.6.4 只消球差的其他特种情况 88 bx>i6
R2 2.6.5 R-C(Ritchey-Chrétien)系统及马克苏托夫系统 89 &+r4 2.6.6 等晕系统的特殊情况 90 K"l0w**Og# 2.6.7 库特(Cuder)系统及同心系统 91 !kXeO6X@m 2.6.8 史瓦希尔德(Schwarzschield)系统 92 |4Ha?W 2.6.9 一个消四种初级像差 的系统 93 M<[?g5=# 2.6.10 无焦系统 93 U)[ty@zyF 2.7 两镜系统的具体设计过程 93 )(bxpW 2.7.1 R-C系统的设计 93 d+}k g 2.7.2 格里高里系统与卡塞格林系统 94 <v$QM;Ff 2.8 施密特光学系统设计 95 sKfXg`0 2.8.1 施密特光学系统的初级像差 95 Z;b+>2oL 2.8.2 施密特校正器的精确计算法 98 iP "EA8 2.9 三反射镜系统设计示例 99 "s]y!BLk 2.9.1 设计原则 99 jTSOnF}C~+ 2.9.2 设计过程分析 100 <y>:B}9' 2.9.3 设计示例 101 6c<ezEJ 参考文献 103 #D)x}#V\ 第3章 衍射光学元件 105 %j{.0H 3.1 概述 105 ~HDdO3 3.1.1 菲涅耳圆孔衍射――菲涅耳波带法 106 o6|-=FcvC 3.1.2 菲涅耳圆孔衍射的特点 108 K{b-TT
4 3.1.3 菲涅耳圆屏衍射 109 >.LKct*5K 3.2 波带片 110 C5n?0I9 3.2.1 菲涅耳波带片 110 d
4O 3.2.2 相位型菲涅耳波带片 112 2P5_zND 3.2.3 条形或方形波带片 113 eb!_ie"D 3.3 衍射光学器件衍射效率 113 f\K#>u*
Q 3.3.1 锯齿形一维相位光栅的衍射效率 113 qtzRCA!9(Z 3.3.2 台阶状(二元光学)相位光栅的衍射效率及其计算 114 AS;.sjgk 3.4 通过衍射面的光线光路计算 115 _!AJiP3!)4 3.5 衍射光学系统初级像差 118 r4;Bu<PQN1 3.5.1 衍射光学透镜的单色初级像差特性 118 T:!MBWYe | 3.5.2 折衍混合成像系统中衍射结构的高折射率模型及PWC描述 121 _V@P-Ye 3.5.3 P∞、W∞、C与折衍混合单透镜结构的函数关系 122 wUp)JI 3.6 折衍光学透镜的色散性质及色差的校正 123 )saR0{e0N 3.6.1 折衍光学透镜的等效阿贝数ν 123 ,7,;twKz 3.6.2 用DOL实现消色差 124 ,{{SI 3.6.3 折衍光学透镜的部分色散及二级光谱的校正 125 SRz&Nb 3.7 衍射透镜的热变形特性 127 Eark) 3.7.1 光热膨胀系数 127 c8DZJSO 3.7.2 消热变形光学系统的设计 129 Y<LNQ]8\G 3.7.3 折衍混合系统消热差系统设计示例 130 .JAcPyK^ 3.8 衍射面的相位分布函数 132 .3wY\W8Dr- 3.8.1 用于平衡像差的衍射面的相位分布函数 132 Iql5T#K+ 3.8.2 用于平衡热像差的衍射面的相位分布函数 133 vA-PR& 3.9 多层衍射光学元件(multi-layer diffractive optical elements) 133 kRot7-7I| 3.9.1 多层衍射光学元件的理论分析 134 R^8B3-aA`
3.9.2 多层衍射光学元件的结构 134 7BFN|S_l 3.9.3 多层衍射光学元件材料的选择 134 WE.Tuo5L 3.9.4 多层衍射光学元件的衍射效率 135 [7\>"v6 3.9.5 多层衍射光学元件在成像光学系统中的应用举例 136 f a5]a 3.10 谐衍射透镜(HDL)及其成像特点 137 oR %agvc^^ 3.10.1 谐衍射透镜 137 =nhzMU9c\y 3.10.2 谐衍射透镜的特点 137 b5 Q NEi 3.10.3 单片谐衍射透镜成像 138 nj2gs,k 3.10.4 谐衍射/折射太赫兹多波段成像系统设计示例 139 K$-;;pUl 3.11 衍射光学轴锥镜(简称衍射轴锥镜) 143 |.w;r
3.11.1 衍射轴锥镜 143 V}9;eJRvw 3.11.2 设计原理和方法 144 Z?1OdoT- 参考文献 150 ?q Xs- 第4章 非对称光学系统像差理论 153 1K[(ou'rl 4.1 波像差与Zernike多项式概述 153 'ZnIRE,N 4.1.1 波前像差理论概述 153 H/jm
f5 4.1.2 角向、横向和纵向像差 154 \ 4gXY$`@ 4.1.3 Seidel像差的波前像差表示 155 xzikD,FV 4.1.4 泽尼克(Zernike)多项式 162 iJP{|-h 4.1.5 条纹(fringe)Zernike系数 164 6P+DnS[] 4.1.6 波前像差的综合评价指标 165 kwar}:` 4.1.7 色差 167 *K)0UKBr 4.1.8 典型光学元件的像差特性 167 1xTTJyoq 4.2 非对称旋转成像光学系统中像差理论 174 |I1+"Mp 4.2.1 重要概念简介 174 3k{ @.V?] 4.2.2 倾斜非球面光学面处理 176 knSuzq%* 4.2.3 局部坐标系统(LCS)近轴光方法计算单个光学面像差场中心 176 GZ3/S|SMP 4.2.4 OAR的参数化 179 D/s?i[lb 4.2.5 倾斜和偏心的光学面的定位像差场对称中心矢量(像差场偏移量的推导) 181 ~`Sle
xK|} 4.2.6 基于实际光线计算单个面的像差场中心 182 )iSy@*nY 4.2.7 失调光学系统的波像差表示式 183 Kbas-</Si 4.2.8 举例:LCS近轴计算与其实际光线等价计算的比较 185 kaFnw(xa 4.3 近圆光瞳非对称光学系统三级像差的描述 187 ;|30QUYh 4.3.1 光学系统的像差场为各个面的贡献之和 187 Z[}
$n-V 4.3.2 带有近圆光瞳的非旋转对称光学系统中的三级像差 187 295w.X(J 4.3.3 节点像差场 191 cU+>|'f& 4.3.4 波前误差以及光线的横向像差 194 s*JE) 4.3.5 非对称光学系统中的三级畸变 195 c{>|o 4.4 非旋转对称光学系统的多节点五级像差:球差 197 {A3m+_8 4.4.1 非旋转对称光学系统像差概述 197 X47O l 4.4.2 非旋转对称光学系统的五级像差 198 re uYTH 4.4.3 五级像差的特征节点行为:球差族包括的各项 199 d@g2k> > 参考文献 203 k/#>S*Ne 第5章 光学自由曲面的应用 205 .B$h2#i1 5.1 光学自由曲面概述 205 =|0/Ynfe 5.2 参数曲线和曲面 206 5Y-2
# 5.2.1 曲线和曲面的参数表示 206 H8i+'5x,? 5.2.2 参数曲线的代数和几何形式 210 O71BM@2< 5.3 Bézier曲线与曲面 212 %fpsc_ 5.3.1 Bézier曲线的数学描述和性质 212 F=i!d,S 5.3.2 Bézier曲面 215 `Bu9Nq 5.4 B样条(B-spline)曲线与曲面 217 F5IZ"Itu( 5.4.1 B样条曲线的数学描述和性质 217 (C `@a/q 5.4.2 B样条曲线的性质 219 @L;C_GEa 5.4.3 B样条曲面的表示 220 bi,mM,N/ 5.5 双三次均匀B样条曲面 221 AbZ:(+@cP 5.5.1 B 样条曲面 221 "Ot{^_e 5.5.2 双三次均匀B样条曲面的矩阵公式 223 7@P656{ 5.6 非均匀有理B样条(NURBS)曲线与曲面 224 yW>R RE; 5.6.1 NURBS曲线与曲面 224 FpdHnu i1 5.6.2 NURBS曲线的定义 224 };p~A-E= 5.6.3 NURBS表示 226 *?N<S$m 5.6.4 非均匀有理B样条曲面 228 iQ{z6Qa 5.7 Coons曲面 229 %#9P?COs&W 5.7.1 基本概念 229 xid:" y=_& 5.7.2 双线性Coons曲面 230 {!t=n 5.7.3 双三次Coons曲面 231 DMMLzS0A 5.8 自由曲面棱镜光学系统 232 [&daG | |