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电工与电子技术实验，ISBN：9787502586591，作者：许建平
好的，这是一本名为《现代光学系统设计与应用》的图书简介，其内容与您提到的《电工与电子技术实验》完全不同： --- 《现代光学系统设计与应用》图书简介 沉浸于光电交汇的前沿领域 在当今科技飞速发展的时代，光，这种最基本而又最精妙的物理现象，已经成为推动信息技术、精密制造、生物医学乃至国防安全领域进步的核心驱动力之一。《现代光学系统设计与应用》正是这样一本立足于理论前沿、紧密结合工程实践的专业著作。它旨在为光学工程、物理学、电子信息工程等相关专业的学生、研究人员以及一线工程师提供一套系统、深入且极具操作性的知识体系和设计方法论。 本书并非对基础光学概念的简单罗列，而是聚焦于现代光学系统从理论建模、元件选择到最终系统集成的全过程。我们深知，一个成功的现代光学系统，要求设计者不仅精通波动光学与几何光学的基础，更需掌握如何将这些原理转化为高效、可靠的工程实体。 结构与内容概览 全书内容编排遵循“理论基础 — 核心技术 — 系统集成 — 前沿拓展”的逻辑主线，共计十六章，旨在构建一个完整的现代光学系统工程师的知识图谱。 第一部分：理论基石与成像原理的深化（第 1-4 章） 本部分着重回顾并深化了光学设计所需的基础理论，但视角更侧重于工程化处理。 第 1 章：现代光学基础回顾与工程化视角： 重新审视电磁波理论在光波导、光纤传输中的应用。重点讨论了光束的传播特性，特别是高斯光束的解析及其在自由空间和受限系统中的行为建模。强调了衍射极限与像差理论在系统指标设定中的决定性作用。 第 2 章：几何光学的高级应用与非球面设计： 超越传统的透镜阵列，深入探讨如何利用费马原理和黎曼曲面理论来分析复杂光路。详细介绍了非球面透镜的设计原理，包括Zernike多项式在描述像差和优化镜面形状上的应用，这是实现紧凑化、高性能系统的关键技术。 第 3 章：调制传递函数（MTF）与图像质量评价： 本章是连接光学设计与实际成像性能的桥梁。不仅讲解了MTF的物理意义，更详细阐述了如何利用傅里叶光学原理计算系统的MTF，以及如何通过软件仿真工具（如Zemax或Code V）进行MTF的优化分析，从而实现对图像清晰度的精确控制。 第 4 章：先进光学元件的物理特性： 聚焦于现代系统中不可或缺的元件，如全息光栅、衍射光学元件（DOE）和微透镜阵列。探讨了如何利用微纳加工技术制造这些元件，以及它们在光束整形和色散补偿中的独特优势。 第二部分：核心技术与关键子系统（第 5-9 章） 本部分是全书的技术核心，详细剖析了现代光学系统中的三大关键子系统：光源、成像与探测。 第 5 章：高性能光源技术与光束整形： 深入分析半导体激光器（LD）和光纤激光器的最新进展。重点讲解了如何通过匀化器、棱镜阵列等技术对具有明显空间光强分布的激光进行高效的光束整形，以满足特定应用（如激光加工或显示）对光斑均匀性的要求。 第 6 章：复杂成像系统的设计策略： 讨论了变焦系统、内窥镜系统和微型投影系统的设计难点。引入了自由曲面技术在解决大视场角（FOV）和长工作距离矛盾时的应用案例，并对阴影效应和鬼影抑制进行了专门的分析。 第 7 章：光电探测器的原理与系统匹配： 详细介绍了CCD、CMOS以及先进的红外焦平面阵列（FPA）的工作机制。强调了噪声模型（如散粒噪声、暗电流）的建立，以及如何根据光源特性和系统像差来选择最佳的探测器尺寸和响应速度。 第 8 章：偏振光学与分束技术： 偏振态的精确控制在3D显示、应力检测和遥感中至关重要。本章详细解析了基于菲涅尔板、液晶可调延迟片等器件的偏振控制技术，并探讨了偏振分束器（PBS）在光纤通信中的应用。 第 9 章：非线性光学现象与应用初探： 涉及高次谐波产生、参量过程等基础的非线性效应。虽然偏向基础研究，但重点将其应用于超快激光器的频率转换和光信号处理的前景。 第三部分：系统集成、优化与工程实践（第 10-13 章） 本部分将理论与实际工程紧密结合，关注系统的可制造性、稳定性与性能验证。 第 10 章：公差分析与系统容忍度设计： 这是工程设计中不可或缺的一环。系统阐述了如何基于蒙特卡洛方法和灵敏度分析来评估元件制造误差、装配误差对最终MTF的影响。指导读者制定合理的公差预算。 第 11 章：光学系统装调技术与误差校正： 详细介绍了干涉仪、二维/三维位移台在光学系统对准中的应用。重点讲解了主动光学和自适应光学（AO）系统如何实时补偿大气湍流或机械形变，实现系统性能的动态优化。 第 12 章：环境影响与可靠性工程： 讨论了温度、湿度、振动等环境因素对光学系统稳定性的影响模型。讲解了如何通过材料选择（如低膨胀系数材料）、机械结构设计和热分析来确保系统在极端条件下的长期可靠性。 第 13 章：系统集成与机光电协同设计： 强调了光学系统必须与电子控制和机械结构紧密配合。本章以一个典型的机器视觉系统为例，展示了如何将光学设计嵌入到整体的机电系统中，进行多学科协同优化。 第四部分：前沿应用与未来展望（第 14-16 章） 最后一部分将目光投向当代最热门、最具潜力的应用领域。 第 14 章：计算光学与成像的革命： 介绍了基于计算的方法来设计和重建图像，例如单像素相机、计算全息成像（Holography）和深度学习在图像复原中的应用，展示了“打破物理极限”的可能性。 第 15 章：先进显微与生物成像系统： 重点剖析了超分辨率显微技术（如STED, PALM/STORM）的设计原理和技术瓶颈，以及共聚焦显微系统在活体成像中的应用布局。 第 16 章：空间光学与遥感系统： 涵盖了大型折射望远镜、离轴光学设计和星载遥感器的关键技术，包括如何处理大气效应、如何实现对地观测的辐射定标。 适读对象 本书适用于高等院校光电信息科学、物理学、机械工程等专业的高年级本科生和研究生，是进行毕业设计、硕士/博士研究的优秀参考书目。对于在光电仪器、精密测量、激光技术、医疗影像设备等领域工作的工程师而言，它提供了从理论到实践、从概念到产品的完整工程方法论指导。 《现代光学系统设计与应用》不仅是知识的载体，更是激发创新思维、指导工程实践的有力工具。它带领读者跨越理论与工程的鸿沟，驾驭光的力量，设计出影响未来的卓越系统。
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