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出版者:中国标准出版社

作者:中国标准出版社

出品人:

页数:676

译者:

出版时间:2005-5

价格:125.00元

装帧:

isbn号码:9787506637053

丛书系列:

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《现代光学设计与应用》 图书简介 第一章 绪论：光学系统设计的基础与发展 本章旨在为读者建立坚实的现代光学设计理论基础。我们将深入探讨光学的基本原理，包括几何光学、物理光学的核心概念，以及它们在工程实践中的应用。重点阐述了现代光学系统设计的发展历程，从早期的手工计算到当前基于计算机辅助设计（CAD）的主流范式。我们将详细介绍波前概念、像差理论（如萨德尔方程和点列图的解读），并对比介绍不同成像系统（如折射、反射、折射-反射联合系统）的优缺点。此外，本章还将概述光学设计流程的各个阶段，从初步规格确定到公差分析，为后续章节的深入学习打下理论基石。特别地，本节将引入信息论在光学系统分辨率评估中的作用。 第二章 像差理论与优化方法 本章是理解和解决复杂光学系统问题的核心。我们将系统地梳理五大初级像差（球差、彗差、像散、场曲、色差）的数学表达式、物理成因及其对成像质量的影响。更进一步，我们将进入高阶像差的分析，如高阶球差、畸变、以及如何使用Zernike多项式对复杂波前进行精确描述和校正。 在优化方法方面，本章详述了现代光学设计软件所采用的核心算法。内容涵盖： 1. 手动优化技术： 边界条件下的参数调整策略。 2. 自动优化算法： 梯度下降法（包括阻尼最小二乘法）、共轭梯度法、以及更先进的全局优化技术（如模拟退火、遗传算法）在光学系统评价函数（Merit Function）最小化中的应用。 3. 评价函数的构建： 如何科学地定义和加权评价函数，以平衡系统性能、尺寸、成本和可制造性之间的矛盾。 第三章 自由曲面光学元件的设计与制造 随着计算能力的提升，自由曲面（Freeform Optics）已成为解决传统球面系统无法克服的像差问题的关键技术。本章将深入探讨自由曲面的数学描述，包括基于Zernike多项式、有理基函数（RBF）和点阵描述的表示方法。 我们将重点介绍： 1. 自由曲面生成算法： 如何从目标波前反演出最优的曲面形状。 2. 公差敏感性分析： 自由曲面元件对制造误差的敏感性通常高于传统元件，本节将提供系统的分析工具和缓解策略。 3. 制造技术综述： 涵盖CNC金刚石车削、激光直写、以及离子束抛光等先进制造工艺对设计实现的约束和可能性。 第四章 衍射光学元件与微纳光学 本章聚焦于利用光的波动性进行光束控制的新兴领域——衍射光学（DOE）和微纳光学。 衍射光学部分： 详细讲解了相位型DOE的设计原理，包括傅里叶变换法、迭代算法（如Gerchberg-Saxton算法）在全息元件和相位板设计中的应用。分析了DOE的效率、带宽限制以及与传统折射元件的耦合设计。 微纳光学部分： 介绍了超表面（Metasurfaces）的设计原理，如何通过亚波长尺度的结构单元（meta-atoms）实现对光振幅、相位和偏振态的灵活调控。内容涉及电磁场理论在这些结构中的应用，以及当前微纳光学在光子集成电路和超薄成像器件中的前沿应用。 第五章 常见光学系统实例深度解析 本章通过对多个典型光学系统的工程案例分析，巩固前述的理论知识，并展示实际应用中的设计权衡。 1. 大视场相机系统： 重点讨论广角镜头（如鱼眼、复眼结构）的设计，如何控制边缘畸变和场曲。 2. 高功率激光系统： 分析激光腔内的光束整形、扩束设计，以及热透镜效应的补偿策略。 3. 复杂显微成像系统： 深入研究复消色差、微分干涉差分（DIC）组件的设计，以及对数值孔径（NA）极限的突破。 4. 红外与紫外成像系统： 介绍特定波段下的材料选择（如硫系玻璃、氟化物晶体）和热管理问题。 第六章 光学系统的装调与公差分析 一个优秀的设计必须是可制造、可装调的。本章是连接设计与制造的桥梁。 公差分析： 详细阐述了Monte Carlo蒙特卡罗分析法在评估系统对制造、安装误差敏感度中的应用。内容涵盖元件的制造公差（曲率半径、厚度、材料折射率）和装调公差（元件倾斜、平移）的敏感度计算与阈值确定。 装调技术： 介绍了现代光学仪器的精密装调方法，包括使用干涉仪进行波前误差校正、激光跟踪仪辅助定位、以及实时反馈控制系统在复杂系统（如空间望远镜）中的应用。讨论了非接触式测量技术在生产过程中的质量控制作用。 第七章 光学系统的性能评估与测试 本章关注如何量化和验证光学系统的实际性能。内容涵盖： 1. 传统测试方法： 傅里叶变换法（MTF测量）、Shack-Hartmann波前传感器在实际像差测量中的应用。 2. 成像质量评估标准： 深入理解调制传递函数（MTF）、点扩散函数（PSF）、能量集中度（Encircled Energy）等关键指标的物理意义及其在不同应用场景下的权重。 3. 非成像测试： 光束质量因子($M^2$)的测量、偏振态分析仪在评估元件双折射和退偏特性中的作用。 总结 《现代光学设计与应用》不仅是一本系统介绍光学设计理论的教材，更是一部面向工程实践的工具书。它整合了经典光学原理与前沿的计算光学方法，旨在培养读者解决复杂成像、照明和光束控制问题的能力。全书结构严谨，逻辑清晰，内容覆盖从基础像差理论到自由曲面应用、再到最终的装调与测试的全生命周期管理，是光学工程师、精密仪器设计师及相关研究人员的必备参考资料。

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我必须强调一下这本书在“标准更新与兼容性”方面的处理方式，这才是体现其前瞻性的地方。很多技术资料一旦出版，很快就会落伍，因为标准本身就是在不断迭代的。这本书在这方面做得非常到位，它在介绍每一个关键标准时，都会明确指出该标准最后一次修订的时间点，以及它与前一版本的主要差异。例如，在谈到某个特定传感器的性能指标时，它会特别标注：“此参数遵循XXXX年最新版标准YYY，相较于20XX版，阈值降低了Z%。”这种细节的处理，避免了使用者在实际工程应用中因为采用了过时的指标而导致项目验收不通过的风险。这说明编纂团队在收集和整理资料时，投入了巨大的精力进行持续的维护和校对工作，这对于依赖高精度、高可靠性规范的行业来说，是至关重要的生命线。它不仅仅是一本静态的参考书，更像是一个动态的知识库，时刻保持着与行业发展同步。

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天哪，我终于把这本《某某技术手册》啃完了！说实话，一开始我对它期望值不高，毕竟市面上这类工具书汗牛充栋，大多是那种干巴巴、只有冷冰冰数据的堆砌。然而，这本书的编排方式着实让人眼前一亮。它不像我之前看过的那些标准汇编，仅仅是把条款罗列出来，读起来像是在嚼蜡。这本书的厉害之处在于，它在介绍每个标准或规范时，都非常贴心地加入了大量的“应用场景分析”。比如，在讲到压力变送器校准规程时，作者没有止步于“误差限值是多少”，而是深入探讨了在高温高压流体计量中，如何根据实际工况调整校准周期和环境补偿系数，甚至还附带了几个非常典型的现场故障案例，分析得头头是道，让人茅塞顿开。我记得有一次我们在处理一个关于流量计溯源性的问题，怎么也找不到一个能服众的解释依据，结果翻到这本书里关于溯源链维护的那一章节，里面的图表和描述，简直就是我们当时困境的完美复现与解答。那种感觉就像是，作者不仅仅是把标准搬来了，更是站在使用者的角度，把标准“翻译”成了可以直接解决问题的实战指南。对于我们这些常年和现场设备打交道的工程师来说，这种深度和实用性，才是真正有价值的。

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说实话，这本书的价值远超其定价，尤其考虑到其中涉及的知识体系的广度和深度。我原以为它会是那种侧重于某一个单一领域的“小册子”，结果打开发现，它像是一个微缩的计量科学博物馆。从最基础的长度、质量、时间、温度的标准溯源体系，到后来深入到复杂的电学量、光学量，甚至连声学和辐射测量的基本要求都有所涉猎。最让我惊叹的是，它对“不确定度评定”这块内容的讲解，简直是教科书级别的。它没有采用那种晦涩难懂的统计学语言，而是通过一系列步进式的案例，详细演示了如何从A类不确定度到B类不确定度的综合评定过程，每一个步骤的逻辑推导都非常严谨，让人不得不佩服编纂者的功力。我过去为了弄明白某个测试结果的置信区间，需要在好几本不同的计量学教材里来回翻找，现在，这本书把所有关键点都整合在一起，并且用一种递进的方式串联起来，极大地提升了我的专业理解效率。

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这本书对我个人职业发展的影响是潜移默化的，它重塑了我对“严谨性”的理解。以前我总觉得，只要数据对得上，流程走下来就算合格了。但这本书里贯穿始终的一个核心理念是“可追溯性”和“可验证性”。它不是在告诉你“该怎么做”，而是在引导你思考“为什么要这么做，以及如何证明你做的是正确的”。记得书中有一段关于计量器具检定证书解读的论述，指出了某些证书上常见的陷阱，比如只报告了最大允许误差而没有报告置信区间，或者混淆了“精度”和“准确度”的概念。这些看似细微的差别，在关键的质量控制环节往往是决定成败的关键。阅读这本书的过程，就像是接受了一次高级别的计量与标准培训，它不仅提供了答案，更重要的是，它训练了读者的批判性思维和对细节的极致关注。现在我再去看任何一个技术文件或测试报告，都会不自觉地在脑海中用这本书里的标准框架去审视一遍，这是一种非常宝贵的思维习惯的养成。

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这本书的装帧和排版风格，简直是当代技术书籍的一股清流。我特别欣赏它在保持信息密度极高的同时，却能做到视觉上的极度友好。那些复杂的公式和图表，不再是那种糊在一起的小豆腐块，而是使用了非常清晰的字体和合理的留白。尤其是那些用于对比不同计量单位或不同版本标准的表格，处理得极为精妙，颜色区分和层级划分一目了然。我记得有一次临时需要查找一个关于电磁兼容性（EMC）测试标准的最低要求，通常这种信息藏在厚厚的文件堆里让人抓狂，但在这本书里，通过索引的精细化设计，我几乎是秒定位到了相关章节。而且，它引用的那些国际标准（比如IEC或ISO的编号），后面都跟着简洁的中文释义，这对于我们这些需要经常跨国项目合作的团队来说，省去了太多来回核对的时间。这本书的设计者显然是深谙“形式服务于内容”的道理，它让你在长时间的阅读和查找过程中，眼睛不容易疲劳，思维也能保持在一种高效运转的状态。

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