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出版者:工程技术出版分社

作者:浮田

出品人:

页数:250

译者:

出版时间:2007-1

价格:40.00元

装帧:

isbn号码:9787030182401

丛书系列:

图书标签:

• H.Ukita
• 微机械系统
• 光子学
• 微纳光子学
• 集成光子学
• 光学微机电系统
• MEMS
• 光纤
• 传感器
• 微型光学元件
• 生物光子学

跨越维度的探索：现代光学与精密制造的交汇 图书名称：《跨越维度的探索：现代光学与精密制造的交汇》 图书简介 本书旨在为对现代光学、微纳加工技术及其交叉领域感兴趣的读者提供一个全面而深入的概述。我们不聚焦于微米或亚微米尺度下的光子学器件设计，而是将视野拓宽至宏观尺度下的光学系统集成、精密仪器制造的工艺优化，以及新兴材料在光电领域中的应用潜力。 本书共分为五大部分，二十章内容，从基础理论到前沿技术，力求构建一个完整知识体系。 --- 第一部分：现代光学系统的基础与挑战 本部分首先回顾了经典光学原理在现代工程中的应用，重点阐述了影响宏观光学系统性能的关键因素，而非微观结构带来的衍射效应。 第一章：成像系统的几何光学优化 详细探讨了复杂多镜面和多透镜组设计中的像差校正技术，包括非球面镜面的制造公差对成像质量的影响。重点分析了高分辨率成像系统中，热变形、机械振动对光轴稳定性的挑战，并介绍了主动光学补偿技术在解决这些问题中的作用。我们着重讨论了如何通过优化镜面布局和材料选择来降低系统整体的热漂移系数。 第二章：辐射传输与光束整形 本章深入研究了光束在复杂介质（如湍流大气、散射材料）中的传输特性。不同于聚焦于波导中的模式传输，我们关注的是高斯光束或平顶光束在远场传播中的能量分布控制。内容涵盖了菲涅尔衍射的近似计算、相位屏技术在光束整形中的应用，以及如何利用先进的数值方法（如有限差分法）模拟大尺寸光学元件上的能量密度分布，以指导安全操作和设备设计。 第三章：先进光源与探测器的集成 本部分讨论了高功率激光器、可调谐光源（如OLED或量子点阵列）与精密探测器（如CMOS/CCD阵列、SPAD）的系统级集成。重点在于解决电光转换效率、噪声抑制、以及跨波长同步等工程问题。探讨了如何设计低噪声前端电路和高效的热管理系统，以确保探测器在长时间高负荷工作下的性能稳定性。 --- 第二部分：精密机械与光学装配工程 本部分转向工程实现层面，探讨了如何将理论设计转化为可制造、可测量的物理实体。我们将重点放在宏观结构件的制造精度和装配误差控制上。 第四章：超精密加工工艺基础 详细介绍了用于制造高精度光学元件和支撑结构的关键加工技术，包括磁流变抛光（MRF）、离子束抛光（IBF）等精密表面加工技术。与聚焦微结构制造不同，本章强调了如何控制大尺寸（米级以上）镜面的表面粗糙度、波前误差（PV值）和表面形貌的全局一致性。讨论了刀具轨迹规划在减少残余应力方面的作用。 第五章：真空与超净环境下的装配技术 光学系统，特别是需要高真空或低温环境运行的系统（如空间望远镜或粒子加速器中的光学诊断单元），对装配过程中的污染控制和热稳定性要求极高。本章阐述了机器人在高洁净度环境下的抓取、定位和紧固技术，以及应力分析在防止装配过程中结构变形中的关键作用。 第六章：先进材料在支撑结构中的应用 探讨了低热膨胀系数材料（如零膨胀玻璃ZERODUR、SiC陶瓷）在精密光学平台中的应用。分析了这些材料的机械性能、热力学特性及其与金属（如钛合金、Invar）在复杂应力环境下的界面粘接与热匹配问题。内容侧重于如何通过材料选择来最小化环境温度变化对系统准直度的影响。 --- 第三部分：计量、标定与系统性能评估 没有精确的测量和严格的标定，任何精密光学系统都无法投入实际应用。本部分专注于描述如何量化和验证系统的性能。 第七章：基于干涉法的系统计量学 阐述了不同类型的干涉仪（如Fizeau、Twyman-Green）在大尺寸光学元件的波前测量中的应用和局限性。重点在于介绍计算全息技术（CGH）在矫正系统固有误差、优化测试设备方面的作用。讨论了如何进行系统级的误差传递分析，以确定最终成像质量对单个元件误差的敏感度。 第八章：振动与稳定性测试 针对地面观测设备和工业检测系统，本章详细介绍了环境振动对成像质量的影响模型。内容涵盖了激光多普勒测振仪（LDV）在监测关键光学支撑件振动模式中的应用，以及如何设计有效的隔振台和主动减震系统，将环境噪声隔离到光学系统的容许范围内。 第九章：光谱响应与绝对辐射定标 本章关注于光电系统对输入能量的准确响应。讨论了如何利用标准黑体源或高精度积分球对整个光路进行绝对辐射定标，确保测量结果的物理可信度。分析了滤光片的热漂移、阵列传感器非均匀性（NUI）校正等影响绝对精度的工程细节。 --- 第四部分：集成与封装的工程热力学 光学性能极易受到温度变化的影响。本部分侧重于管理系统内部的热流和温度梯度。 第十章：光学系统的热设计原理 介绍了热分析的基本方法，包括传导、对流和辐射传热在光学结构中的分布。重点分析了“热透镜效应”——即温度梯度导致材料折射率变化从而影响光束路径——的量化模型。 第十一章：高效热管理技术 探讨了从被动散热（如热沉、均热板）到主动冷却（如斯特林制冷机、珀尔帖效应冷却器）在维持精密光学元件温度恒定方面的应用。讨论了在保持机械刚度的同时，如何设计高效的导热路径，将热量从敏感光学元件安全地导向散热器。 第十二章：封装的应力与形变控制 封装过程对光学元件施加的机械应力是导致长期漂移的主要原因之一。本章分析了不同粘合剂、灌封材料在固化过程中的收缩应力，以及如何通过优化封装几何形状和固化程序来最小化这些应力，从而保护高精度光学表面不受损伤或形变。 --- 第五部分：前沿应用与系统集成案例 本部分将前述理论应用于实际的大型复杂光学工程项目中，展示系统集成的整体性挑战。 第十三章：大型地面天文望远镜的光学系统挑战 以模块化设计、自适应光学系统（AO）的实时误差修正为案例，深入剖析了如何应对大气湍流、主镜面形控制（面形精度需达到数十纳米RMS）的复杂工程实践。 第十四章：高精度激光加工系统的光束传递链 分析了工业级高功率皮秒/飞秒激光器，其光束从振荡器到最终聚焦点的整个传递链中的系统优化。关注如何控制偏振态、光斑形状和能量密度在不同光学元件间的保真度。 第十五章：航空航天遥感仪器的环境适应性设计 探讨了遥感载荷在发射过程中的高G载荷、太空中的极端温差以及长期宇宙辐射对光学元件和电子元件寿命的影响。分析了如何通过冗余设计和辐射硬化材料来保证任务的长期可靠性。 结论：从器件到系统的范式转变 总结了精密工程中的跨学科协作的重要性，强调了现代光学系统设计已不再是孤立的光学设计，而是对机械、热学、材料和控制科学的系统性集成与优化。本书致力于培养读者将理论知识转化为解决复杂工程挑战的系统思维能力。

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这本书的排版和章节安排，给我一种非常系统和深入的学习体验。作为一个长期在光学领域深耕的研究者，我一直关注着那些能够带来颠覆性创新的技术。《微机械光子学》这个书名，立刻引起了我对这一新兴领域的浓厚兴趣。我一直对如何将机械的精确性和动态性引入到光学系统中感到着迷，并期待着了解这种结合能够带来怎样的革命性突破。我希望书中能够详细阐述微机械结构在光子学器件中的设计、制造和工作原理。例如，那些微小的镜面、光栅、谐振腔，它们是如何通过机械运动来实现对光的精确调控的？书中是否会深入探讨MEMS（微机电系统）技术在光子学中的具体应用，以及如何利用静电力、压电效应、热效应等驱动机制来实现微位移和光信号的调制？更重要的是，我非常期待了解微机械光子学在各个应用领域的潜力。它们是否能够催生出新一代的光学传感器，实现前所未有的高灵敏度和高分辨率？它们是否能够革新光通信技术，使其更加高效和节能？抑或是在信息处理和计算领域，能够构建出全新的光计算平台？这本书，对我而言，就像是一本关于“微观世界中的光与形”的艺术与科学的融合指南，充满了启发和探索的空间。

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这本书给我的第一印象是它的内容涵盖面之广，远超我的想象。作为一名热衷于探究科技前沿的读者，我一直在寻找能够连接不同学科，并展现出巨大潜力的研究领域。《微机械光子学》这个书名，就成功地勾起了我的好奇心。我一直认为，科学的突破往往发生在不同领域的交叉点上，而微机械和光子学的结合，无疑是其中一个充满无限可能的领域。我非常好奇，书中会如何描绘微小的机械结构如何与光进行前所未有的互动。想象一下，在微观尺度上，那些由工程师们巧妙设计的微型手臂、微型弹簧、微型齿轮，如何通过精确的运动来操控光子，改变光的传播方向、强度、甚至颜色。这本书，对我来说，就像一本关于“微观世界的魔术”的揭秘手册。我特别希望了解，这些微机械器件是如何被制造出来的，究竟需要怎样精密的工艺才能在纳米级别上实现如此复杂的功能。同时，我也对这些微机械光子学器件在现实生活中的应用充满了期待。它们是否能够让我们的通信更加迅捷？让我们的医疗诊断更加精准？甚至改变我们观测宇宙的方式？我期待书中能够给我带来一些颠覆性的认知，让我看到科学是如何在这些微小的装置中，孕育出改变世界的巨大力量。

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拿到这本《微机械光子学》时，我首先被它扎实的学术气息所吸引。封面那种严谨又不失格调的设计，就预示着这是一本内容深度很高的著作。作为一名光学工程师，我对如何将微机械的精准控制应用于光学系统的设计与优化一直有浓厚的兴趣。我常常在想，那些肉眼几乎看不见的微小机械装置，如何能够以毫秒级的响应速度，精确地调整光路的偏振、强度、相位，甚至实现光子的单比特控制？这本书的标题“微机械光子学”恰好触及了我的兴趣点。我非常期待书中能详细阐述微机械结构在光学器件中的具体实现方式，例如那些精巧的MEMS（微机电系统）开关、可调谐的光学滤波器，以及用于光束转向和聚焦的微反射镜阵列。更重要的是，我希望能够深入了解这些器件的工作原理，比如它们如何通过静电力、压电效应、热膨胀等物理机制来实现微位移，以及这些位移如何转化为对光信号的有效调制。此外，我也对微机械光子学在传感领域的应用前景抱有极大的期望。究竟有哪些创新的传感技术，能够借助于微机械光子学的原理，实现前所未有的高精度、高灵敏度和快速响应？例如，在生物医学检测、环境监测、甚至天体物理观测中，这些微型光学机械设备能够扮演怎样的关键角色？这本书，在我看来，就像一座知识的宝库，等待着我去挖掘那些深藏其中的智慧和创新。

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这本书的体例和内容结构，让我有一种想要立即投入进去深入研究的冲动。作为一个对基础科学与工程应用结合的研究者，我一直关注那些能够推动技术革新的交叉学科。《微机械光子学》这个书名，恰如其分地概括了一个极具吸引力的领域。我尤其对微机械结构在光子学领域的应用充满好奇。我希望书中能够详细介绍，如何将机械系统的精密控制能力，与光子学器件的独特光学特性相结合，从而创造出前所未有的功能。我想知道，那些微型的执行器、传感器和光学元件，是如何在微米甚至纳米尺度上协同工作的。书中是否会深入探讨微机械加工技术，例如光刻、蚀刻、薄膜沉积等，以及它们如何被用来制造出具有特定光学功能的微结构？我更感兴趣的是，这些微机械光子学器件，能够为各个领域带来哪些实际的突破。比如，在通信领域，它们是否能够实现更高带宽、更低功耗的光通信？在传感领域，它们是否能够开发出更小型化、更高灵敏度的光学传感器，用于环境监测、生物医学诊断等？又或者，在信息处理领域，它们是否能够构建出全新的计算架构，例如光学芯片？这本书，在我看来，就像一座等待被发掘的科学金矿，充满了令人兴奋的可能性。

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这本书的装帧设计非常考究，封面上那深邃的蓝色渐变，仿佛将人带入了微观世界的奇妙光影之中。我刚拿到手，就被它沉甸甸的分量和细腻的纸质所吸引，这是一种沉浸式阅读体验的开端。虽然我主要关注的是材料科学的前沿进展，但“微机械光子学”这个概念本身就足够激起我的好奇心。我一直对如何将机械的精确控制与光学的优雅互动结合起来感到着迷，想象着那些微小的结构如何在光的操纵下展现出令人惊叹的功能。我期待书中能够深入剖析这些微观世界的“魔术师”——微机械器件是如何被设计、制造和应用的，特别是它们在光学领域的突破性进展。我希望能够了解到，工程师们是如何在纳米和微米尺度上构建出能够与光进行复杂互动的结构，从而实现前所未有的传感、通信甚至计算能力。或许其中会涉及一些令人惊叹的制造技术，比如精密的光刻、微纳加工工艺，甚至是那些我闻所未闻的创新方法。我更关心的是，这些微机械光子学器件，究竟能为我们带来怎样的实际应用？是更灵敏的传感器，能捕捉到最细微的物理变化；是更高效的光通信系统，让信息传递的速度呈指数级增长；还是能够构建出全新的计算平台，开启人工智能的新篇章？这本书，在我眼中，不仅仅是一本专业书籍，更像是一扇通往未来的窗户，让我得以窥探那些正在改变世界的科技力量。

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