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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。 {5h_$a!TaU R?Qou!*] [attachment=103750] 4r*6fJ*bJ u 6+
|IvX7%*]~ &Is%I<'o 目 录 i747( ^ 第1章 现代应用光学基础理论概述 1 9^tyjX2 1.1 概述 1 \!3='~2:=o 1.1.1 本书的背景 1 LmE-&
1.1.2 本书的内容安排 1 8TZe=sD~cr 1.2 光学系统设计中常用的光学材料特征参数 2 5{> cfN\q 1.2.1 光学材料的光学参量 2 'Vd>"ti 1.2.2 热系数及温度变化效应的消除 4 .uP$M(?j 1.2.3 其他玻璃数据 4 YS*t7 1.3 新型光学材料 5 ;z68`P- 1.3.1 新型光学材料概述 5 M<nn+vy` 1.3.2 光学材料发展概况 6 C1J'. ! 1.4 液晶材料及液晶显示器 12 VWi-) 1.4.1 液晶材料及其分类 12 '};Xb|msU 1.4.2 常用液晶显示器件的基本结构和工作原理 16 1^COR+>L 1.4.3 STN-LCD技术 27 *uIHa" 1.4.4 液晶光阀技术 32 "O4Z).5q3 1.4.5 硅上液晶(LCoS)反射式显示器 36 0czy:d,M% 1.4.6 光计算用SLM 38 g5.Z B@j 1.5 电光源和光电探测器 38 ^6`U0|5mRX 1.5.1 电光源 38 C9h8d 1.5.2 激光器 41 Buo1o&& 1.5.3 光电导探测器 48 S%4K-I 1.5.4 光伏探测器 49 eR/7*G5 1.5.5 位敏探测器 53 k`- L5#` 1.5.6 阵列型光电探测器 56 {XVSHUtw 1.6 波像差像质评价基础知识 59 #E#70vWp\O 1.6.1 光学系统像差的坐标及符号规则 59 4&\m!s
1.6.2 无像差成像概念和完善镜头聚焦衍射模式 60 z|9 ^T@) 参考文献 63 jkbz8.K 第2章 光学非球面的应用 67 dG| iA] 2.1 概述 67 [L 8gG.wy 2.2 非球面曲面方程 67 qG;WX n 2.2.1 旋转对称的非球面方程 67 +,smjg:O 2.2.2 圆锥曲线的意义 68 .JzO f[g5 2.2.3 其他常见非球面方程 70 {M=tw 2.2.4 非球面的法线和曲率 71 AOTI&v 2.3 非球面的初级像差 71 |h#mv~cF 2.3.1 波像差及其与垂轴像差的关系 71 ]`MRH[{ 2.3.2 非球面的初级像差 73 C}Khh`8@5. 2.3.3 折射锥面轴上物点波像差 75 rO-Tr 2.3.4 折射锥面轴外物点波像差 76 P6X 4m(t 2.4 微振(perturbed)光学系统的初级像差计算 77 s~GO-v7 2.4.1 偏心(decentered)光学面 78 TPkm~>zD. 2.4.2 光学面的倾斜 80 -i58FJ`B 2.4.3 间隔失调(despace)面 81 40Du*5M 2.5 两镜系统的理论基础 82 w_9:gprf 2.5.1 两镜系统的基本结构形式 82 I3SLR 2.5.2 单色像差的表示式 82 [E=t{&t 2.5.3 消像差条件式 84 %DiZ&}^Ck 2.5.4 常用的两镜系统 85 39u!j|VH 2.6 二次圆锥曲面及其衍生高次项曲面 86 wZ*m 2.6.1 消球差的等光程折射非球面 86 Nf3L 2.6.2 经典卡塞格林系统 87 -0>@jfP^D 2.6.3 格里高里系统 88
|,.glL 2.6.4 只消球差的其他特种情况 88 B=9|g1e 2.6.5 R-C(Ritchey-Chrétien)系统及马克苏托夫系统 89 ];IUiS1 2.6.6 等晕系统的特殊情况 90 )'nGuL-w!i 2.6.7 库特(Cuder)系统及同心系统 91 8TuOf(qE 2.6.8 史瓦希尔德(Schwarzschield)系统 92 rNZN}g 2.6.9 一个消四种初级像差 的系统 93 nE,"3X" 2.6.10 无焦系统 93 p7|~x@q+ 2.7 两镜系统的具体设计过程 93 `57ffQR9 2.7.1 R-C系统的设计 93 aN.Phn: 2.7.2 格里高里系统与卡塞格林系统 94 mw.9cDf 2.8 施密特光学系统设计 95 :eDwkzlHH 2.8.1 施密特光学系统的初级像差 95 7Sr7a{ 2.8.2 施密特校正器的精确计算法 98 J8(v65 2.9 三反射镜系统设计示例 99 #Ey!?Z 2.9.1 设计原则 99 J}lBKP:-* 2.9.2 设计过程分析 100 Zs)HzOP)9 2.9.3 设计示例 101 5^[V%4y> 参考文献 103 y1f&+y9e 第3章 衍射光学元件 105 KUZ'$oKg 3.1 概述 105 Z&YW9de@ 3.1.1 菲涅耳圆孔衍射――菲涅耳波带法 106 YG<?|AS/ 3.1.2 菲涅耳圆孔衍射的特点 108 I%;xMtY1o 3.1.3 菲涅耳圆屏衍射 109 ,+%$vV
.g\ 3.2 波带片 110 Id|38 3.2.1 菲涅耳波带片 110 b4i=eI8 3.2.2 相位型菲涅耳波带片 112 W8R@Pf 3.2.3 条形或方形波带片 113 vfm|?\ 3.3 衍射光学器件衍射效率 113 @~xNax&^ 3.3.1 锯齿形一维相位光栅的衍射效率 113 }5FdX3YR 3.3.2 台阶状(二元光学)相位光栅的衍射效率及其计算 114 yiiYq(\{ 3.4 通过衍射面的光线光路计算 115 0k0y'1SL 3.5 衍射光学系统初级像差 118 n;y<!L7 3.5.1 衍射光学透镜的单色初级像差特性 118 rx
CSs 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 A9!%H6 3.5.3 P∞、W∞、C与折衍混合单透镜结构的函数关系 122 9#xcp/O 3.6 折衍光学透镜的色散性质及色差的校正 123 la[xbv 3.6.1 折衍光学透镜的等效阿贝数ν 123 `)/G5 fB 3.6.2 用DOL实现消色差 124 Z>{3t/` 3.6.3 折衍光学透镜的部分色散及二级光谱的校正 125 %70sS].@ 3.7 衍射透镜的热变形特性 127 "(>P= 3.7.1 光热膨胀系数 127 49E<`f0 3.7.2 消热变形光学系统的设计 129 bO^#RVH 3.7.3 折衍混合系统消热差系统设计示例 130 pc
J5UJY 3.8 衍射面的相位分布函数 132 |x3.r t 3.8.1 用于平衡像差的衍射面的相位分布函数 132 LkD$\i 3.8.2 用于平衡热像差的衍射面的相位分布函数 133 4N|^Joi 3.9 多层衍射光学元件(multi-layer diffractive optical elements) 133 E9!u|&$S 3.9.1 多层衍射光学元件的理论分析 134 Es/\/vF7]D 3.9.2 多层衍射光学元件的结构 134 SxdH%agM 3.9.3 多层衍射光学元件材料的选择 134 : " 9F.U 3.9.4 多层衍射光学元件的衍射效率 135 Y9F!HM-` 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 u[$ \
az7 3.10 谐衍射透镜(HDL)及其成像特点 137 9
,=7Uh#7 3.10.1 谐衍射透镜 137 ],YIEOx6
3.10.2 谐衍射透镜的特点 137 vr+O)/P}) 3.10.3 单片谐衍射透镜成像 138 ^Qt4}V= 3.10.4 谐衍射/折射太赫兹多波段成像系统设计示例 139 *4"s,1?@BG 3.11 衍射光学轴锥镜(简称衍射轴锥镜) 143 VHGOVH, 3.11.1 衍射轴锥镜 143 s-!Bpr16o0 3.11.2 设计原理和方法 144 n7>CK?25 参考文献 150 })rJU/ 第4章 非对称光学系统像差理论 153 NHG+l)y: 4.1 波像差与Zernike多项式概述 153 uDJi2,|n 4.1.1 波前像差理论概述 153 $@<qaR{t \ 4.1.2 角向、横向和纵向像差 154 }J"}5O2,b 4.1.3 Seidel像差的波前像差表示 155 X YO09#>& 4.1.4 泽尼克(Zernike)多项式 162 cLj@+?/ 4.1.5 条纹(fringe)Zernike系数 164 =(Y 1y$ 4.1.6 波前像差的综合评价指标 165 gswp:82e2 4.1.7 色差 167 @.T(\Dq^ 4.1.8 典型光学元件的像差特性 167 Fsv:SL+5 4.2 非对称旋转成像光学系统中像差理论 174 ?&W1lYY 4.2.1 重要概念简介 174 d~1Nct$: 4.2.2 倾斜非球面光学面处理 176 E$"( :%'v 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 l3dGe' 4.2.4 OAR的参数化 179 phr6@TI 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 q] eSDRW 4.2.6 基于实际光线计算单个面的像差场中心 182 !{tkv4 4.2.7 失调光学系统的波像差表示式 183 R{uq8NA- W 4.2.8 举例:LCS近轴计算与其实际光线等价计算的比较 185 @|! 9~F 4.3 近圆光瞳非对称光学系统三级像差的描述 187 P[6@1 4.3.1 光学系统的像差场为各个面的贡献之和 187 {Bk9]:'$5 4.3.2 带有近圆光瞳的非旋转对称光学系统中的三级像差 187 *F|j%]k~ 4.3.3 节点像差场 191 ZWH?=Bk: 4.3.4 波前误差以及光线的横向像差 194 +`4`OVE_# 4.3.5 非对称光学系统中的三级畸变 195 G?e"A0, 4.4 非旋转对称光学系统的多节点五级像差:球差 197 8q*MhH>6I 4.4.1 非旋转对称光学系统像差概述 197 '#K:e 4.4.2 非旋转对称光学系统的五级像差 198 jkw:h0hX 4.4.3 五级像差的特征节点行为:球差族包括的各项 199 C,T9xm 参考文献 203 T7`9[ 第5章 光学自由曲面的应用 205 "X4L+]"$g 5.1 光学自由曲面概述 205 oxT..=- 5.2 参数曲线和曲面 206 72@lDY4cE 5.2.1 曲线和曲面的参数表示 206 PI@/jh 5.2.2 参数曲线的代数和几何形式 210 6z3 Yq{1 5.3 Bézier曲线与曲面 212 LnZzY0 5.3.1 Bézier曲线的数学描述和性质 212 c^0YuBps[ 5.3.2 Bézier曲面 215 "e.QiK 5.4 B样条(B-spline)曲线与曲面 217 C;7?TZ&x | |