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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。 /6@$^paB q]\GBRp [attachment=103750] vxZ :l ]w/%>
q/eod =IEei{ 目 录 lU8X{SV! 第1章 现代应用光学基础理论概述 1 N / Fa^[ 1.1 概述 1 79d<,q;uR 1.1.1 本书的背景 1 @!KG;d:l 1.1.2 本书的内容安排 1 #q9cjEd_7 1.2 光学系统设计中常用的光学材料特征参数 2 b{(= C
3 1.2.1 光学材料的光学参量 2 YF$nL( 1.2.2 热系数及温度变化效应的消除 4 |y DaFv 1.2.3 其他玻璃数据 4 A|<i7QVY 1.3 新型光学材料 5 r 3FUddF' 1.3.1 新型光学材料概述 5 ZRn!z`.0 1.3.2 光学材料发展概况 6 P.W@5:sD 1.4 液晶材料及液晶显示器 12 c+N\uG4 1.4.1 液晶材料及其分类 12 \qw1\-q 1.4.2 常用液晶显示器件的基本结构和工作原理 16 A&UGr971 1.4.3 STN-LCD技术 27 XGSgx 1.4.4 液晶光阀技术 32 cIQe^C
1.4.5 硅上液晶(LCoS)反射式显示器 36 4O'%$6KR( 1.4.6 光计算用SLM 38 f"aqg/l 1.5 电光源和光电探测器 38 KvNw'3Ua 1.5.1 电光源 38 eeCrHt4; 1.5.2 激光器 41 KA{JSi 1.5.3 光电导探测器 48 wvPS0] 1.5.4 光伏探测器 49 ,niQs+'< 1.5.5 位敏探测器 53 m98w0D@Ee 1.5.6 阵列型光电探测器 56 ;6tGRh$b 1.6 波像差像质评价基础知识 59 7"p%c`*; 1.6.1 光学系统像差的坐标及符号规则 59 0/fA>%& 1.6.2 无像差成像概念和完善镜头聚焦衍射模式 60 `Oe"s_O# 参考文献 63 JB9s#` 第2章 光学非球面的应用 67 [KNA5(Y0 2.1 概述 67 E=RX^ 3+} 2.2 非球面曲面方程 67 18AlQ+')?w 2.2.1 旋转对称的非球面方程 67 r(p@{L185 2.2.2 圆锥曲线的意义 68 4N_iHe5U 2.2.3 其他常见非球面方程 70 _g%h:G&^ 2.2.4 非球面的法线和曲率 71 ;C~:C^Q\H 2.3 非球面的初级像差 71 sg8j}^VI 2.3.1 波像差及其与垂轴像差的关系 71 g%%j"Cz1 2.3.2 非球面的初级像差 73 .aD=d\ 2.3.3 折射锥面轴上物点波像差 75 >/9on. 2.3.4 折射锥面轴外物点波像差 76 RZTC+ylj 2.4 微振(perturbed)光学系统的初级像差计算 77 e)2w&2i`(F 2.4.1 偏心(decentered)光学面 78 FSA"U9 w< 2.4.2 光学面的倾斜 80 c|(&6(r 2.4.3 间隔失调(despace)面 81 *7^w}v+. 2.5 两镜系统的理论基础 82 :i/uRR 2.5.1 两镜系统的基本结构形式 82 |\J! x|xy 2.5.2 单色像差的表示式 82 7R=A]@ 2.5.3 消像差条件式 84 J:G~9~V^ 2.5.4 常用的两镜系统 85 %-#rzeaW 2.6 二次圆锥曲面及其衍生高次项曲面 86 7cly{U" 2.6.1 消球差的等光程折射非球面 86 'h{| ] 2.6.2 经典卡塞格林系统 87 7(]M`bBH 2.6.3 格里高里系统 88 !R3ZyZcX 2.6.4 只消球差的其他特种情况 88 o 76QQ+hP 2.6.5 R-C(Ritchey-Chrétien)系统及马克苏托夫系统 89 sX|bp)Nw 2.6.6 等晕系统的特殊情况 90 31`Eq*Y)4 2.6.7 库特(Cuder)系统及同心系统 91 !y-,r4\@` 2.6.8 史瓦希尔德(Schwarzschield)系统 92 ?@5#p*u0 2.6.9 一个消四种初级像差 的系统 93 ~WX40z 2.6.10 无焦系统 93 W~2T/~M 2.7 两镜系统的具体设计过程 93 lt{yo\ 2.7.1 R-C系统的设计 93 :Kx6|83 2.7.2 格里高里系统与卡塞格林系统 94 Nk@a g) 2.8 施密特光学系统设计 95 UY`U[# 2.8.1 施密特光学系统的初级像差 95 O+*<^*YyD 2.8.2 施密特校正器的精确计算法 98 khS > 2.9 三反射镜系统设计示例 99 XpoEZ|0 2.9.1 设计原则 99 6qq{JbK 2.9.2 设计过程分析 100 >w)A~ F< 2.9.3 设计示例 101 ;vLg4k 参考文献 103 Yo a|.2f 第3章 衍射光学元件 105 7B8.;0X$W 3.1 概述 105 wxIWh>pZa 3.1.1 菲涅耳圆孔衍射――菲涅耳波带法 106 I%gDqfdL 3.1.2 菲涅耳圆孔衍射的特点 108
Z
Vj 3.1.3 菲涅耳圆屏衍射 109 HYWKx>< 3.2 波带片 110 e!.r- v9 3.2.1 菲涅耳波带片 110 o%V%@q H 3.2.2 相位型菲涅耳波带片 112 >4x~US[VB 3.2.3 条形或方形波带片 113 ?TEdGe\* 3.3 衍射光学器件衍射效率 113 3tAX4DnYrq 3.3.1 锯齿形一维相位光栅的衍射效率 113 5"o)^8!> 3.3.2 台阶状(二元光学)相位光栅的衍射效率及其计算 114 kNDN<L 3.4 通过衍射面的光线光路计算 115 2/M:KR 3.5 衍射光学系统初级像差 118 'D<84|w:1 3.5.1 衍射光学透镜的单色初级像差特性 118 %X>P+6<= 3.5.2 折衍混合成像系统中衍射结构的高折射率模型及PWC描述 121 4E~!$Ustx 3.5.3 P∞、W∞、C与折衍混合单透镜结构的函数关系 122 jg+q{ ^ 3.6 折衍光学透镜的色散性质及色差的校正 123 (cLcY%$ 3.6.1 折衍光学透镜的等效阿贝数ν 123 <QZ X"" 3.6.2 用DOL实现消色差 124
MTUJsH\ 3.6.3 折衍光学透镜的部分色散及二级光谱的校正 125 ed6eC8@ 3.7 衍射透镜的热变形特性 127 wrmbO T 3.7.1 光热膨胀系数 127 R<AT}!mkR 3.7.2 消热变形光学系统的设计 129 ,8/Con|o 3.7.3 折衍混合系统消热差系统设计示例 130 .Bb86Y=3 3.8 衍射面的相位分布函数 132 Wp0L!X=0
3.8.1 用于平衡像差的衍射面的相位分布函数 132 iZbY@-3fc 3.8.2 用于平衡热像差的衍射面的相位分布函数 133 9Vh> ty1|_ 3.9 多层衍射光学元件(multi-layer diffractive optical elements) 133 Z{gJ m9 3.9.1 多层衍射光学元件的理论分析 134 i!+Wv- 3.9.2 多层衍射光学元件的结构 134 "Nlw&+
c7 3.9.3 多层衍射光学元件材料的选择 134 O2 sAt3' 3.9.4 多层衍射光学元件的衍射效率 135 uiEAi 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 k5ZkD+0Jo 3.10 谐衍射透镜(HDL)及其成像特点 137 yB~`A>~M 3.10.1 谐衍射透镜 137 uBXl ltU 3.10.2 谐衍射透镜的特点 137 vE=)qn= a 3.10.3 单片谐衍射透镜成像 138 vx&r 3.10.4 谐衍射/折射太赫兹多波段成像系统设计示例 139 JZM:R 3.11 衍射光学轴锥镜(简称衍射轴锥镜) 143 c2iPm9"eh 3.11.1 衍射轴锥镜 143 1y)|m63& 3.11.2 设计原理和方法 144 +o7Np|Ou 参考文献 150 1O{x9a5Z?O 第4章 非对称光学系统像差理论 153 Rz_fNlA 4.1 波像差与Zernike多项式概述 153 JE$aYs<(TF 4.1.1 波前像差理论概述 153 Kf!8PR$ 4.1.2 角向、横向和纵向像差 154 }q~M$ 4.1.3 Seidel像差的波前像差表示 155 ]l.qp5eQ 4.1.4 泽尼克(Zernike)多项式 162
{Hp*BE
4.1.5 条纹(fringe)Zernike系数 164 d
l<7jM? 4.1.6 波前像差的综合评价指标 165 ~c*$w O\ 4.1.7 色差 167 aOr'OeG(=e 4.1.8 典型光学元件的像差特性 167 >PD*)Uq& 4.2 非对称旋转成像光学系统中像差理论 174 ?z]hYsy 4.2.1 重要概念简介 174 f4Yn=D=_ 4.2.2 倾斜非球面光学面处理 176 #'<s/7;~ 4.2.3 局部坐标系统(LCS)近轴光方法计算单个光学面像差场中心 176 t"]+}]O 4.2.4 OAR的参数化 179 &1:_+ 4.2.5 倾斜和偏心的光学面的定位像差场对称中心矢量(像差场偏移量的推导) 181 .*bu:FuDE 4.2.6 基于实际光线计算单个面的像差场中心 182 `- \J/I 4.2.7 失调光学系统的波像差表示式 183 0 kM4\En 4.2.8 举例:LCS近轴计算与其实际光线等价计算的比较 185 nhm)P_p 4.3 近圆光瞳非对称光学系统三级像差的描述 187 rh6gB]X]3: 4.3.1 光学系统的像差场为各个面的贡献之和 187 c9 c_7g'q- 4.3.2 带有近圆光瞳的非旋转对称光学系统中的三级像差 187 ^D=1%@l?# 4.3.3 节点像差场 191 dV( "g], 4.3.4 波前误差以及光线的横向像差 194 5ZX P$. 4.3.5 非对称光学系统中的三级畸变 195 gC+PpY#2h 4.4 非旋转对称光学系统的多节点五级像差:球差 197 cen[|yCtOH 4.4.1 非旋转对称光学系统像差概述 197 %)|pUa& 4.4.2 非旋转对称光学系统的五级像差 198 $@[`v0y* 4.4.3 五级像差的特征节点行为:球差族包括的各项 199 BXCB/:0 参考文献 203 nI_43rG:Uf 第5章 光学自由曲面的应用 205 l.
9
i ` 5.1 光学自由曲面概述 205 z;dFS 5.2 参数曲线和曲面 206 w
B i'KS 5.2.1 曲线和曲面的参数表示 206 xE2sb* 5.2.2 参数曲线的代数和几何形式 210 7j
]d{lD 5.3 Bézier曲线与曲面 212 =41g9UQ 5.3.1 Bézier曲线的数学描述和性质 212 jc4#k+sb 5.3.2 Bézier曲面 215 gyz#:z$p^ 5.4 B样条(B-spline)曲线与曲面 217 RWe$ZZSz! 5.4.1 B样条曲线的数学描述和性质 217 v/fo`]zP 5.4.2 B样条曲线的性质 219 *CIR$sS 5.4.3 B样条曲面的表示 220 <K(qv^C 5.5 双三次均匀B样条曲面 221 t==CdCl 5.5.1 B 样条曲面 221 U/W<Sa\` 5.5.2 双三次均匀B样条曲面的矩阵公式 223 b.LMJ'1 5.6 非均匀有理B样条(NURBS)曲线与曲面 224 GQ@`qYLZ+ 5.6.1 NURBS曲线与曲面 224 p>g5WebBN 5.6.2 NURBS曲线的定义 224 _VjfH2Y 5.6.3 NURBS表示 226 ^n5rUwS> 5.6.4 非均匀有理B样条曲面 228 K-a~Kr 5.7 Coons曲面 229 _V.MmA 5.7.1 基本概念 229 -KuC31s_W 5.7.2 双线性Coons曲面 230 hLv~N} 5.7.3 双三次Coons曲面 231 Rz #&v 5.8 自由曲面棱镜光学系统 232 rT&rv^>f 5.8.1 自由曲面棱镜概述 232 sbju3nvk 5.8.2 矢量像差理论及初始结构确定方法 233 @26gP:Um 5.8.3 自由曲面棱镜设计 236 ty W5k(> 5.8.4 用光学设计软件设计含自由曲面的光学系统 238 }MCh$ 参考文献 239 iF_#cmSy$ 第6章 共形光学系统 241 LA837P 6.1 概述 241 ;v*J:Mn/= 6.1.1 共形光学系统的一般要求 241 b-`=^ny)K 6.1.2 共形光学系统的主要参量 244 G2 E4 6.1.3 共形光学系统中的像差校正 250 Fx3CY W 6.1.4 共形光学系统实际应用须考虑的问题 252 ~YH'&L.O 6.2 椭球整流罩的几何特性及消像差条件在共形光学系统中的应用 253 I<``d Ne9Q 6.2.1 椭球面几何特性分析 253 =hP7Hea(N 6.2.2 椭球整流罩的几何特性 256 YV{^2)^ 6.2.3 利用矢量像差理论分析椭球整流罩结构的像差特性 258 =^9I)JW 6.3 基于Wassermann-Wolf方程的共形光学系统设计 259 MyJ\/` 8 6.3.1 共形光学系统解决像差动态变化的方法概述 259 FJ/c(K 6.3.2 共形光学系统的像差分析 260 #hQ#_7 6.3.3 Wassermann-Wolf非球面理论 261 Vq IzDs 6.3.4 利用Wassermann-Wolf原理设计共形光学系统 265 cm'`u&S 6.4 折/反射椭球形整流罩光学系统的设计 268 Z)7|m 6.4.1 折/反射椭球形整流罩光学系统的设计原则 269 B1U<m=Y 6.4.2 椭球形整流罩像差分析 269 t|5T,YFG 6.4.3 两镜校正系统初始结构设计原理 269 #H5i$ o 6.4.4 用平面对称矢量像差理论分析光学系统像差特性 274 vT&)
5nN 6.4.5 设计结果 275 '|7'dlW 6.5 共形光学系统的动态像差校正技术 276 %*A|hK+G:W 6.5.1 共形光学系统的固定校正器 276 M}S1Zz%Ii1 6.5.2 弧形校正器 278 X1C
&;5 6.5.3 基于轴向移动柱面―泽尼克校正元件的动态像差校正技术 280 e|e"lP 6.6 二元光学元件在椭球整流罩导引头光学系统中的应用 283 %@~;PS3kd 6.6.1 二元光学元件的光学特性 284 $SbgdbX 6.6.2 二元衍射光学元件在椭球形整流罩导引头光学系统中的应用 286 %S$+3q%F 6.6.3 利用衍/射光学元件进行共形整流罩像差校正的研究 288 6]^~yby P
6.6.4 折/衍混合消热差共形光学系统的设计 291 5{Oq* | 6.7 利用自由曲面进行微变焦共形光学系统设计 295 N fBH 6.7.1 自由曲面进行微变焦共形光学系统的特点 295 u= =`]\_@ 6.7.2 利用自由曲面的像差校正方法 295 JP1XH k 6.8 基于实际光线追迹的共形光学系统设计概述 298 xCYK"v6\ 6.8.1 实际光线追迹设计方法可在共形光学系统整个观察视场内得到较好像质 298 ecsQshR 6.8.2 实际光线追迹方法概述 299 6g-Q 参考文献 302 &~K4I 第7章 非成像光学系统 308 -FGM>~x 7.1 引言 308 v 1VH&~e 7.1.1 太阳能热发电技术简介 308 L']"I^(N 7.1.2 太阳能光伏发电 311 53<.Knw5a 7.1.3 照明非成像光学 312 F^Y%Q(Dd7w 7.2 非成像光学概述 314 *w
OU=1+ 7.2.1 非成像会聚器特性 314 h3rVa6cxM 7.2.2 光学扩展不变量 314 WI6h
G 7.2.3 会聚度的定义 315 HDYWDp 7.3 会聚器理论中的一些几何光学概念 316 p~3 (nk<+ 7.3.1 光学扩展量的几何光学概念 316 ey@{Ng# 7.3.2 在成像光学系统中像差对会聚度的影响 317 ~Z:)Y* 7.3.3 光学扩展量(拉氏不变量)和相空间的广义概念 318 ' +f(9/ 7.3.4 斜不变量 320 GCj[ySCD 7.4 非成像光学的边缘光线原理 322 ,v#O{ma 7.4.1 边缘光线原理 322 d<cqY<y VA 7.4.2 边缘光线原理应用――“拉线”方法 322 Vj[hT~{f 7.5 复合抛物面会聚器(CPC) 324 7DPxz'7): 7.5.1 光锥会聚器 324 p5aqlYb6r 7.5.2 复合抛物面会聚器(CPC)概述 324 |)y-EBZe\" 7.5.3 复合抛物面会聚器的性质 326 `4-N@h
7.5.4 增加复合抛物面会聚器的最大会聚角 328 m(w 9s;< 7.6 同步多曲面设计方法 331 ~~3*o 7.6.1 SMS方法设计会聚器概述 331 Zd}12HFq 7.6.2 一个非成像透镜的设计:RR会聚器 332 {8"Uxj_6V 7.6.3 XR会聚器 335 FA{'Ki` 7.6.4 RX会聚器 337 *RmD%[f 7.7 XX类会聚器 340 -_M': 7.7.1 XX类会聚器的原理 340 NQcNY= 7.7.2 RX1会聚器 341 O4cBn{Dq9 7.7.3 RX1会聚器的三维分析 341 uT>"(wnJ| 7.8 非成像光学用于LED照明 343 L;=3n[^x 7.8.1 边缘光线扩展度守恒原理和控制网格算法 344 f\?1oMO\ 7.8.2 LED的非成像光学系统设计实例 346 =&^tfD 7.8.3 大范围照明光源设计(二维给定光分布设计) 347 0jt@|3 7.9 非成像光学用于LED均匀照明的自由曲面透镜 348 !p Q*m`Xo 7.9.1 均匀照明的自由曲面透镜概述 348 OQVo4yl" 7.9.2 LED浸没式自由曲面透镜设计方法 349 YIF|8b\ 7.9.3 设计示例 351 y+
4#Iy 参考文献 353 +LlAGg]Z 第8章 光电光学系统中紧凑型照相光学系统设计 356 fg/hUUl 8.1 概述 356 Q$Rp?o& 8.1.1 数码相机的组成 356 Lb?0< 8.1.2 数码相机中图像传感器CCD和CMOS的比较 357 Z`#XB2, 8.1.3 数码相机的分类 359 rP#&WSLVj 8.1.4 数码相机的光学性能 364 )6%a9&~H 8.1.5 数码相机镜头的分类和特点 365 PbfgWGr 8.2 数码相机镜头设计示例 367 k\RS L 8.2.1 球面定焦距镜头设计示例 367 5lyHg{iqD 8.2.2 非球面定焦距镜头设计示例 370 {{AZW 8.3 变焦距镜头设计示例 372 :m36{# 8.3.1 变焦透镜组原理 373 yyGn< 8.3.2 非球面变倍镜头初始数据 373 xIH= gK 8.3.3 折叠式(潜望式)变焦镜头示例 376 h+S]C#X,} 8.4 手机照相光学系统 378 h
gu\~}kD 8.4.1 手机照相光学系统概述 378 ~%h&ELSw 8.4.2 两片型非球面手机物镜设计示例 379 5RP5%U 8.4.3 三片型手机物镜设计 382 ce*?crOV 8.5 手机镜头新技术概述 385 ?O"zp65d( 8.5.1 自由曲面在手机镜头中的应用 385 etQS&YzC 8.5.2 液体镜头 385 ,(]k)ym/ 8.6 鱼眼镜头概述 388 m*\LO%s]E 8.6.1 鱼眼镜头是“仿生学的示例” 388 SwaMpNXL 8.6.2 鱼眼镜头基本结构的像差校正 390 Lhrlz,1 8.6.3 鱼眼镜头基本光学结构的演变 391 *_]fe&s=% 8.6.4 鱼眼镜头的发展 391 U ,!S1EiBs 8.6.5 鱼眼镜头的光学性能 393 [^XD@ 8.6.6 光阑球差与入瞳位置的确定 396 a54S,}| 8.6.7 光阑彗差与像差渐晕 398 4q(,uk&R[ 8.6.8 鱼眼镜头示例与投影方式比较 399 rDu?XJA 参考文献 402 n57mh5mixM 第9章 光学系统焦深的扩展与衍射极限的突破 405 #WGyQu 9.1 概述 405 ~}SQLYy7Z 9.1.1 扩展焦深概述 405 ywB0
D`s' 9.1.2 超衍射极限近场显微术概述 409 lE!.$L*k 9.1.3 远场超分辨成像 418 R/ x-$VJ 9.2 光学成像系统景深的延拓 420 &vIj(e9Y 9.2.1 景深延拓概述 420 =vDpm, 9.2.2 延拓景深的方形孔径相位模板 425 $$*0bRfd4= 9.2.3 增大景深的圆对称相位模板 438 85Kf>z::c 9.3 多环分区圆对称相位模板设计 442 ,mK UCG 9.3.1 多环分区圆对称相位模板的概念 442 #qJ6iA6{ 9.3.2 多环分区圆对称相位模板对应系统的特性 448 ''k}3o.K[ 9.3.3 圆对称相位模板成像系统的优缺点 450 V#c=O} 9.3.4 初级像差的影响以及延拓景深图像的复原 451 NH1ak(zHW 9.3.5 延拓景深相位模板系统的图像复原与其光学成像系统的光学设计 456 &ha<pj~ 9.3.6 延拓景深光学成像系统的光学设计 460 jO`L:D/C 9.4 轴锥镜(axicon)扩展焦深 468 $N|Spp0 9.4.1 轴锥镜 468 a t=;}}X 9.4.2 小焦斑长焦深激光焦点的衍射轴锥镜的设计 476 QqcAmp 9.5 近场光学与近场光学显微镜 478 Rn{X+b. 9.5.1 近场光学概念 478 zP/SDW 9.5.2 近场扫描光学显微镜(NSOM) 482 pvRa 9.6 扫描探针显微镜 488 #rp)Gc 9.6.1 与隧道效应有关的显微镜 489 u:,B&}j 9.6.2 原子力显微镜(AFM) 491 )Rj?\ZUR 9.6.3 扫描力显微镜(SFM) 495 nzU0=w}V 9.6.4 检测材料不同组分的SFM技术 498 SW Hi iF@ 9.6.5 光子扫描隧道显微镜(PSTM) 499 RVpo,;: 9.7 原子力显微镜 504 0iz\<'
p 9.7.1 原子力显微镜的基本组成 504 EclsOBg 9.7.2 近场力 505 Cn>t"#zs!~ 9.7.3 微悬臂力学 507 <S0gIg`) 9.7.4 AFM探测器信号 508 kQrby\F(< 9.7.5 原子力显微镜的测量模式 509 '/Xm%S 9.7.6 原子力显微镜检测成像技术 512 xB}B1H% 9.7.7 AFM的优点和正在改进之处 513 X C'| 9.7.8 电力显微镜(EFM) 513 ;]2d%Qt 9.8 远场超高分辨率显微术 516 [kI[qByf
9.8.1 远场超高分辨率显微术概述 516 /qd~|[Kx: 9.8.2 4Pi显微镜 517 )U{IQE;T# 9.8.3 3D随机光学重建显微镜(STORM) 519 3[%n@i4H| 9.8.4 平面光显微镜(SPIM)基本原理 520 =8DS~J{ 9.8.5 福斯特共振能量转移显微镜(FRETM) 521 :A,7D(H| 9.8.6 全内反射荧光显微镜(TIRFM) 522 *,wW-8 9.9 衍射光学组件用于扫描双光子显微镜的景深扩展 524 VQpwHzh 9.9.1 远场超分辨显微镜扩展焦深概述 524 w5a;ts_x 9.9.2 扩展焦深显微光学系统设计 525 NHzVA*f 9.9.3 扫描双光子显微成像系统的扩展景深实验 528 wgZ6|)!0 参考文献 532 qvRs1yr?q 第10章 自适应光学技术应用概述 542 szy2"~hm 10.1 引言 542 {)-3g~ 10.1.1 自适应光学技术的发展 542 sQT<I]e 10.1.2 自适应光学系统 544 .H5^ N\V| 10.1.3 自适应光学应用技术 545 "D
ivsq^ 10.1.4 自适应光学在相控阵系统中的应用 547 OF`:); 10.1.5 高能激光相控阵系统简介 549 E1|:t$>Ld 10.2 自适应光学系统原理 553 E}|IU Pm 10.2.1 自适应光学概念 553 SCXtBZ`.G 10.2.2 共光路/共模块自适应光学原理及衍生光路 557 [S[@ Q[zP@ 10.3 自适应光学系统的基本组成原理和应用 569 c)17[9" 10.3.1 波前传感器 569 P".rm0@R 10.3.2 波前校正器 578 E^V4O l< 10.3.3 波前控制器及控制算法 584 o>\epQt~/p 10.3.4 激光导星原理及系统 589 ]U3@V#* 10.4 天文望远镜及其自适应光学系统 601 =2, iNn 10.4.1 2.16 m望远镜及其自适应光学系统 601 qjLFgsd 10.4.2 37单元自适应光学系统 608 -@`!p 10.4.3 1.2 m望远镜61单元自适应光学系统 612 &+8cI^kp 10.5 锁相光纤准直器的自适应阵列实验系统 620 @%$<,$= 10.5.1 概述 620 F2mW<REg{ 10.5.2 光纤准直器的自适应阵列中的反馈控制 626 @Yh%.#\i% 10.6 阵列光束优化式自适应光学的原理与算法 631 -Sj|Y} 10.6.1 光学相控阵技术基本概念 631 %weG}gCM 10.6.2 优化算法自适应光学 633 ~_"/\;1 10.6.3 阵列光束优化式自适应光学的原理与发展 634 &13#/ 10.6.4 阵列光束优化式自适应光学算法 635 +:m' 10.7 自适应光学技术在自由空间光通信中的应用 642 VAZ6;3@cd 10.7.1 自由空间光通信概述 642 b)@b63P_ 10.7.2 自由空间光通信系统概述 643 :HDU\|{^ 10.7.3 一些自由空间光通信的示例 649 ]"4\]_?r 10.7.4 自适应光学结合脉冲位置调制(PPM)改善光通信性能 653 BFMINq> 10.7.5 无波前传感自适应光学(AO)系统 656 / FA0(< -} 10.8 自由空间激光通信终端系统原理 659 ~>|o3&G{ 10.8.1 终端系统结构和工作原理 659 c*`=o(S 10.8.2 激光收发子系统 660 GJ4R f% 10.8.3 捕获跟踪瞄准(ATP)子系统 662 8K0@*0 10.8.4 光学平台子系统 662 TClgywL 10.8.5 卫星终端系统概述 666 p1(<F_Kta 10.8.6 基于自适应光学技术的星载终端光学系统方案示例 673 fs
wQ* 10.9 自适应光学技术的其他典型应用举例 675 v6`TbIq% 10.9.1 自适应光学技术在惯性约束聚变技术中的应用概述 675 5t~p99#? 10.9.2 自适应光学用于月球激光测距 679 @`Foy 10.9.3 自适应光学系统在战术激光武器中的应用简介 682 %(y0,?* 10.9.4 自适应光学在医学眼科成像中的应用 689 ZF6?N?t}h8 参考文献 696 E8s&.:;+ 第11章 微纳投影光刻技术导论 711 @80Z@Pj 11.1 引言 711 DKxzk~sOM 11.2 光刻离轴照明技术 717 V[T`I a\ 11.3 投影光刻掩模误差补偿 721 2dUVHu= + 11.4 投影光刻相移掩模 728 yDW$v/j.| 11.5 电子投影光刻(EPL) 735 ^%pM$3ov 11.6 离子束曝光技术 750 vPA {)l\K 11.7 纳米压印光刻(NIL)技术 754 b 5X~^L 参考文献 761 w0iv\yIRQ 第12章 投影光刻物镜 769 amY\1quD| 12.1 概述 769 r|>a;nY 12.1.1 光刻技术简介 769 LCMCpEtY*K 12.1.2 提高光刻机性能的关键技术 769 $<(FZb= 12.1.3 ArF光刻机研发进展 771 ZH<:YOQ 12.1.4 下一代光刻技术的研究进展 772 !K~:crUV|S 12.2 投影光刻物镜的光学参量 772 8~>5k 12.2.1 投影光刻物镜的光学特征 772 v9qgfdBS5 12.2.2 工作波长与光学材料 774 VaIFE~>E& 12.3 投影光刻物镜结构形式 784 ]_ WB^ 12.3.1 折射式投影物镜结构形式 784 RN3-:Zd_X 12.3.2 折射式光刻投影物镜 785 hS}d vZa 12.3.3 深紫外(DUV)投影光刻物镜设计要求 786 Gz9w1[t 12.3.4 深紫外(DUV)非球面的投影光刻物镜 786 DFKumw>! 12.3.5 光阑移动对投影光刻物镜尺寸的影响 787 3.
kP, 12.4 光刻物镜的像质评价 788 >K2Md*[P3q 12.4.1 波像差与分辨率 788 cx(aMcX6 12.4.2 基于Zernike多项式的波像差分解 791 eKq`t.*Ft 12.4.3 条纹Zernike多项式的不足与扩展 794 Xo{|m[, 12.5 运动学安装机理与物镜像质精修 795 ^\z.E?v% 12.5.1 运动学安装机理 795 &GC`4!H 12.5.2 物镜像质精修 796 zdoJ+zRtK 12.5.3 投影光刻物镜的像质补偿 796 %ifq4'?Z 12.6 进一步扩展NA 801 fg mIx 12.6.1 用Rayleigh公式中的因子扩展NA 801 py9HUyr5eZ 12.6.2 非球面的引入 802 YMidSfi 12.6.3 反射光学元件的引入 802 UUf-G0/P 12.6.4 两次曝光或两次图形曝光技术 803 /a?*Ap5" 12.7 浸没式光刻技术 803 Jv|uI1V 12.7.1 浸没式光刻的原理 803 +$hqwNh@Z@ 12.7.2 浸没液体 804 -gWqq7O 12.7.3 浸没式大数值孔径投影光刻物镜 805 )jh4HMvmC 12.7.4 偏振光照明 806 *vL2n>HH 12.7.5 投影光刻物镜的将来趋势 808 1mLd_]F'F 12.8 极紫外(EUV)光刻系统 810 WW'8&:x 12.8.1 极紫外(EUV)光源 810 SIBNU3;DL 12.8.2 EUVL(extreme ultraviolet lithography)投影光刻系统的主要技术要求 813 .#M' 12.8.3 两镜EUV投影光刻物镜 815 _Ra$"j 12.8.4 ETS 4镜原型机 819 `h>a2 12.9 EUVL6镜投影光学系统设计 820 tFY;q##z 12.9.1 非球面6镜投影光学系统结构 820 T ~9)0A"] 12.9.2 分组设计法――渐进式优化设计6片(22 nm技术节点) YceX) 反射式非球面投影光刻物镜 821 6;02_C]\o 12.9.3 EUVL照明系统设计要求 825 "k)}qI{ 12.10 鞍点构建方法用于光刻物镜设计 827 vtvF)jlX 12.10.1 构建鞍点的价值函数的基本性质 827 l\PDou@5 12.10.2 鞍点构建 828 ?onaJ=mT 12.10.3 DUV光刻物镜的枢纽 830 (v11;k dJB 12.10.4 深紫外(DUV)光刻物镜设计举例 832 <5R`E( 12.10.5 用鞍点构建方法设计EUV投影光刻系统 835 Hm>M}MF3 12.10.6 极紫外(EUV)光刻物镜举例 836 #J1vN]g 12.10.7 鞍点构建设计方法中加入非球面设计概述 837 d|^cKLu 参考文献 840 DrfOz#a0Uu 第13章 表面等离子体纳米光子学应用 850 (;f7/2~` 13.1 表面等离子体概述 850 b51{sL 13.1.1 表面等离子体相关概念 850 DAZzc :1Aj 13.1.2 表面等离子体激发方式 852 V/X4WZs|i 13.2 SPP产生条件和色散关系 854 gnW]5#c@ 13.2.1 电荷密度波(CWD)与激发SPP的条件 854 E\3fL"lM 13.2.2 介电质/金属结构中典型的SPP色散曲线 856 So&an ! 13.3 SPP的特征长度 858 -Wp69DP6q 13.3.1 概述 858 PNm WZW* 13.3.2 SPP的波长λSPP 859 N!7r~B
13.3.3 SPP的传播距离δSPP 860 8Iz-YG~%3 13.3.4 实验 862 wv.FL$f[@ 13.3.5 SPP场的穿透深度δd和δm 863 >Oary 13.4 SPP的透射增强 864 ?^F*M#%?
13.4.1 透射增强 864 4dkU;Ob 13.4.2 围绕单孔的同心环槽状结构 865 *?;<buJb? 13.4.3 平行于单狭缝的对称线性槽阵列 866 Z3:M%)e_u$ 13.5 突破衍射极限的超高分辨率成像和银超透镜的超衍射极限成像 867 qo1eHn4 13.5.1 超透镜的构成 867 4nC`DJ;V 13.5.2 银超透镜 868 )_*<uSl 13.5.3 银超透镜成像实验 869 J.
]~J|K 13.6 SPP纳米光刻技术 870 Sq9I]A 13.6.1 表面等离子体共振干涉纳米光刻技术 870 czMu<@c [ 13.6.2 基于背面曝光的无掩模表面等离子体激元干涉光刻 871 6pkZ8Vp: 13.6.3 在纳米球―金属表面系统中激发间隙模式用于亚30 nm表面等离子体激元光刻 873 }*WNrS">S 13.6.4 用介电质―金属多层结构等离子体干涉光刻 875 %GRD3S
13.7 高分辨率并行写入无掩模等离子体光刻 879 ]B;GU 13.7.1 无掩模等离子体光刻概述 879 `;[j`v8O 13.7.2 传播等离子体(PSP)和局域等离子体(LSP) 879 44H#8kV 13.7.3 纳米等离子体光刻渐进式多阶聚焦方案 880 . &dh7`l 参考文献 885 X~/hv_@ 第14章 干涉技术与光电系统 892 HGuY-f 14.1 概述 892 hkzyI~7 14.1.1 经典干涉理论 892 [4)q6N5`f 14.1.2 光的相干性 893 |_&Tu#er3 14.1.3 常用的激光器及其相干性 894 {}Y QB'} 14.2 传统干涉仪的光学结构 897 P;%4Imq3 14.2.1 迈克尔逊(Michelson)干涉仪 897 EleK*l 14.2.2 斐索(Fizeau)干涉仪 898 0qXkWGB 14.2.3 泰曼-格林(Twyman-Green)干涉仪 899 SK2nxZOH 14.2.4 雅敏(Jamin)干涉仪 900 P8DT2|Z6f] 14.2.5 马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉仪 901 +PC<# 14.3 激光干涉仪的光学结构 901 ,E]u[7A 14.3.1 激光偏振干涉仪 902 ]=A=VH& 14.3.2 激光外差干涉仪 904 yVe<[!hJ 14.3.3 半导体激光干涉仪光学系统 906 +MG(YP/l 14.3.4 激光光栅干涉仪光学系统 907 "hRw_< 14.3.5 激光多波长干涉仪 912 *uYnu|UQH 14.3.6 红外激光干涉仪 916 Rul Zh2C 14.3.7 双频激光干涉仪 919 `Q2
`": 14.4 波面与波形干涉系统光学结构 921 |]7z 14.4.1 棱镜透镜干涉仪光学系统 922 -#]?3*NO 14.4.2 波前剪切干涉仪 923 'U<-w$!f+^ 14.4.3 三光束干涉仪与多光束干涉仪 926 csTX',c 14.4.4 数字波面干涉系统 928 ~__]E53F 14.4.5 锥度的干涉测量光学结构 930 A(y^1Nm 14.5 表面微观形貌的干涉测量系统 931 EZkg0FhkZ 14.5.1 相移干涉仪光学结构 931 <\k=j{@ 14.5.2 锁相干涉仪光学结构 931 t?^C9(;6 14.5.3 干涉显微系统光学结构 933
Mf0g)X}1 14.5.4 双焦干涉显微镜光学结构 936 [T', ZLR| 14.6 亚纳米检测干涉光学系统 937 -d\O{{%>.z 14.6.1 零差检测干涉系统 937 }S6Sz&) 14.6.2 外差检测干涉系统 939 ;i`X&[y; 14.6.3 自混频检测系统 940 Oqzz9+ 14.6.4 自适应检测系统 942 d>:(>@wz 14.7 X射线干涉仪系统光学结构 943 *&)<'6 14.7.1 X射线干涉仪的特点 943 Fz7(Kuc 14.7.2 X射线干涉仪的原理 944 za7h.yK } 14.7.3 X射线干涉仪的应用 944 P8.tl"q 14.8 瞬态光电干涉系统 945 oo7&.HWf 14.8.1 瞬态干涉光源 945 i> Ssp 14.8.2 序列脉冲激光的高速记录 946 MGIpo[ 14.9 数字全息干涉仪光学结构 948 'Omi3LXfDT 14.10 光纤干涉光学系统 952 +v%V1lf^~ 14.10.1 光纤干涉基本原理 952 k{n*[)m 14.10.2 光纤干涉光学系统结构 952 Y4`MgP8t 14.10.3 Sagnac干涉仪:光纤陀螺仪和激光陀螺仪 957 jz c/Olb 14.10.4 微分干涉仪光学结构 959 `pY\Mmgv1 14.10.5 全保偏光纤迈克尔逊干涉仪光学结构 961 %>'2E!% 14.10.6 三光束光纤干涉仪光学结构 962 ^pMjii8IZ 14.10.7 全光纤白光干涉仪光学结构 963 BR\%aU$u 14.10.8 相位解调技术 965 N]: "3?% 参考文献 969 rKq/=Avv 第15章 光电光谱仪与分光光学系统设计 972 I jN3 jU 15.1 光谱与光谱分析概述 972 ME~ga,|K 15.1.1 光谱的形成和特点 972 "!XeK| Wi 15.1.2 光谱仪器 975 [8.ufpZ 15.1.3 光谱分析 977 'n I2RX 15.2 光电光谱仪器的色散系统 978 Z$0r+phQk= 15.2.1 棱镜系统 978 ?GU/Rf!H# 15.2.2 平面衍射光栅 983 I"@X~Y7} 15.2.3 凹面衍射光栅 989 n1o/-UY 15.2.4 阶梯光栅 992 NUb^!E" 15.3 光电光谱仪器的光学系统设计 993 MQE=8\
15.3.1 常用的光谱仪器光学系统 993 tC\x9&: 15.3.2 光谱仪器光学系统的初级像差 994 ? AP2Opsl 15.3.3 光谱仪器光学系统的像差校正 997 [y}/QPR 15.3.4 反射式准直和成像系统的像差 998 $ZYEH 15.3.5 常用平面光栅装置类型 1001 QL}5vSl 15.3.6 凹面光栅光谱装置光学系统 1007 xq=+M!V 15.4 典型光电光谱仪器光学系统设计 1008 p+;Re2Uyg 15.4.1 摄谱仪和光电直读光谱仪光学系统设计 1008 I!jSAc{ 15.4.2 单色仪和分光光度计光学系统设计 1015 3XY$w& | |