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出版者:北京邮电大学出版社

作者:邱焱

出品人:

页数:598

译者:

出版时间:2002-1

价格:36.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787563504602

丛书系列:

图书标签:

• 电磁兼容
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现代光学系统设计与应用 图书简介 本书深入探讨了现代光学系统从基础理论到前沿应用的各个方面，旨在为光学工程师、科研人员以及相关专业学生提供一本全面、深入且实用的参考指南。全书结构严谨，内容涵盖了光学设计的核心原理、成像理论的精深解析、先进光学元件的特性与制造，以及在多个高新技术领域的实际应用案例。 第一部分：光学系统基础理论与设计原理 本部分奠定了理解复杂光学系统工作机制的理论基石。我们从光的基础性质出发，详细阐述了波动光学与几何光学的适用范围与相互联系。 几何光学与像差理论： 详细介绍了费马原理、光线追迹方法，并对五大基本像差（球差、彗差、像散、场曲、色差）的成因、数学描述及校正策略进行了详尽的分析。重点剖析了共轭关系、放大率、视场角等核心参数的计算流程。 波动光学基础： 深入探讨了光的干涉、衍射和偏振现象。特别关注了衍射极限对成像系统分辨率的制约，并引入了傅里叶光学，解释了光学系统作为线性空间滤波器在频谱域的工作模式，为理解调制传递函数（MTF）打下基础。 光学系统设计流程： 系统地介绍了现代光学设计的工作流程，包括初始结构选型、规格确定、公差分析的初步概念。强调了设计目标函数的建立和优化算法（如阻尼最小二乘法、模拟退火法等）在迭代优化过程中的作用。 第二部分：成像系统与性能评价 本部分专注于构建和评估成像系统，这是几乎所有现代光学设备的核心。 成像系统类型与选择： 详细分类和比较了折射式系统（如透镜组）、反射式系统（如卡塞格林、施密特系统）和折反射组合系统（如史密特-牛顿望远镜）。针对不同应用场景（如微距、远摄、广角），提供了系统结构选型的指导原则。 调制传递函数（MTF）与光学传递函数（OTF）： 对MTF的物理意义、计算方法及其在系统性能评估中的绝对重要性进行了深入阐述。书中提供了大量MTF曲线的实例分析，教导读者如何通过MTF曲线诊断系统中的主要缺陷（如像差、对准误差、制造公差）。 非球面与自由曲面光学： 鉴于传统球面的局限性，本书用专门的章节介绍了非球面透镜的设计、加工误差对性能的影响，并首次系统介绍了自由曲面（如Zernike多项式描述的曲面）在校正复杂像差、实现系统小型化和轻量化方面的突破性应用。 第三部分：先进光学元件与材料科学 理解现代光学系统的性能，离不开对构成它的先进材料和精密元件的深入了解。 光学材料的选择与特性： 涵盖了可见光、红外和紫外波段常用光学玻璃、晶体材料（如氟化钙、硅、锗）的折射率、色散曲线、热光系数等关键参数。讨论了高损伤阈值涂层（Anti-Reflection Coatings, AR Coatings）的原理、多层膜设计理论及膜层失效分析。 衍射光学元件（DOE）： 详细介绍了全息光栅、微透镜阵列（MLA）和叉形光束产生器的工作原理。重点分析了DOE在光束整形、波前校正以及与传统折射光学元件集成方面的优势与挑战。 精密加工与检测技术： 介绍了超精密加工技术，如数控磨抛（CNC）、离子束抛光（Ion Beam Figuring, IBF）和磁流变抛光（MRF）。在检测方面，详细阐述了光学传递函数测量仪（MTF Tester）、波前传感器（如Shack-Hartmann传感器）的工作原理和实际操作规范。 第四部分：复杂光学系统的集成与应用 本部分将理论和元件知识应用于实际工程领域，展示了光学系统在现代高科技中的核心作用。 空间探测与天文光学： 聚焦于大口径望远镜系统，探讨了主动光学和自适应光学（AO）系统如何实时补偿大气湍流和系统误差。分析了离轴三反系统在消除中心遮挡和视场畸变方面的优势。 机器视觉与工业检测： 详细介绍了远心光路的设计原则，以确保图像尺寸与物体距离无关，这在精密测量中至关重要。讨论了高分辨率线阵和面阵相机的选型标准，以及照明技术（如暗场、明场、同轴光）对图像对比度的影响。 光刻与微纳制造： 阐述了浸没式光刻系统中的数值孔径（NA）极限突破，以及极端紫外光（EUV）光刻系统的复杂性，包括反射式光学元件、真空环境要求和掩模版技术。 生物医学成像系统： 深入分析了共聚焦显微镜、双光子显微镜的系统构成与成像机理，以及如何利用这些系统实现高分辨的三维组织结构和动态过程的可视化。 全书结构逻辑严密，理论推导详实，同时注重工程实践和前沿技术动态，是光学专业人士提升设计能力、拓展应用视野的必备参考书。

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