Reflective and Refractive Optical Materials for Earth and Space Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Max J. Riedl

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1991-12

价格:USD 53.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819405944

丛书系列:

图书标签:

• 光学材料
• 反射光学
• 折射光学
• 地球观测
• 空间应用
• 遥感
• 光学工程
• 材料科学
• 大气光学
• 光学设计

《空间光学材料：设计、性能与前沿应用》 这是一本面向空间科学和工程领域专业人士的权威指南，深入探讨了在极端宇宙环境中运作的精密光学系统所需的关键材料。本书聚焦于那些能够有效操控光线，无论是通过反射还是折射，以实现高精度观测、通信和导航的材料。 核心内容涵盖： 基础光学原理与材料特性： 本书首先回顾了光与物质相互作用的基本物理原理，包括光的传播、吸收、反射、折射、衍射和散射等现象。在此基础上，详细介绍了影响光学材料性能的关键参数，如折射率、透过率、反射率、色散、双折射、非线性光学效应、热稳定性、机械强度以及对太空辐射的耐受性。 反射光学材料： 深入分析了用于反射镜表面的各类材料。这包括： 金属薄膜： 重点介绍银、铝、金、铂等贵金属在真空蒸镀或溅射工艺下的成膜特性，以及它们的反射光谱范围、反射率、耐久性和与基底的结合力。探讨了增强反射率的介电增强技术，如氟化镁、二氧化硅、二氧化铝等介电层的多层沉积。 介电反射膜： 详细阐述了高反射率宽带反射镜的设计原理，包括使用不同折射率的氧化物（如TiO2, ZrO2, HfO2, Al2O3）和氟化物（如MgF2, LaF3）等材料构成的多层堆叠。讨论了如何优化膜层厚度和材料组合以实现特定波段的最大反射率和最小损耗。 激光损伤阈值： 针对高功率激光应用，深入研究了影响材料抗激光损伤能力的因素，包括材料本身的光学吸收、表面缺陷、界面杂质以及薄膜结构的稳定性。介绍了提高损伤阈值的设计策略和制造工艺。 基底材料： 探讨了用于反射镜基底的关键材料，如低膨胀系数玻璃（如Zerodur, ULE）、陶瓷（如SiC, Al2O3）以及金属（如铝合金、铍）及其表面处理技术（如精密抛光、研磨）以保证光学表面的平整度和稳定性。 折射光学材料： 详述了用于透镜、棱镜和其他折射元件的材料。这包括： 无机玻璃： 广泛讨论了光学玻璃的种类，如冕牌玻璃、火石玻璃，以及低色散玻璃、高折射率玻璃等。分析了它们的阿贝数、折射率随波长的变化（色散）、热膨胀系数、化学稳定性和机械加工性能。 晶体材料： 重点介绍了具有特殊光学性质的晶体，如氟化钙（CaF2）、氟化镁（MgF2）、蓝宝石（Al2O3）、硒化锌（ZnSe）、硅（Si）、锗（Ge）等。讨论了它们在可见光、紫外和红外波段的光学特性、双折射、透明范围以及在恶劣环境下的性能表现。 高分子材料： 探讨了在特定应用中使用的光学聚合物，如聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等，以及它们的优点（轻质、易加工）和局限性（耐温性、抗辐射性）。 复合材料与梯度折射率（GRIN）材料： 介绍了如何通过材料组合或制造工艺实现折射率沿材料内部空间变化的梯度，从而实现新型的光学元件设计，如平面透镜、光纤耦合器等。 空间环境下的材料适应性： 这是本书的一个重要特色，详细分析了光学材料在太空环境中可能面临的挑战及其对性能的影响。 辐射效应： 深入研究了高能粒子（质子、电子、X射线、伽马射线）和紫外辐射对材料光学性能（如颜色中心形成、透过率下降、折射率变化、表面损伤）的影响。提供了材料选择和防护策略的指导。 热循环与温度变化： 分析了材料在宽温度范围内的热膨胀、收缩、应力以及相变等问题，以及如何选择具有稳定热膨胀系数和高热导率的材料来保证光学元件的精度。 真空与表面污染： 讨论了材料在真空环境下的释气效应、表面吸附和脱附，以及空间尘埃、原子氧等对光学表面光学性能的长期影响。介绍了低释气材料和表面保护涂层技术。 机械应力与振动： 考虑了发射过程中的冲击和振动以及在轨运行中的微重力或变重力环境对光学元件结构完整性和稳定性的影响。 先进制造工艺与表征技术： 本书还详细介绍了用于生产和评估这些空间光学材料的关键技术。 薄膜沉积技术： 如物理气相沉积（PVD），包括真空蒸镀、离子束溅射、磁控溅射等，以及化学气相沉积（CVD）技术。 精密加工与抛光： 介绍了金刚石车削、离子束刻蚀、化学机械抛光（CMP）等用于获得超光滑光学表面的技术。 材料表征： 涵盖了多种表征方法，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）用于微观结构分析，X射线衍射（XRD）用于晶体结构，椭圆偏振光谱仪（EPS）用于光学常数测量，以及原子力显微镜（AFM）用于表面形貌分析。 适用范围： 本书是天文学家、空间光学工程师、材料科学家、系统设计师以及任何从事太空望远镜、空间探测器、卫星相机、光学遥感系统、空间激光通信和天文仪器研发的专业人士的必备参考书。它不仅提供了理论基础，更侧重于实际应用中的材料选择、设计考量和性能预测，为开发下一代高性能空间光学系统提供坚实的技术支撑。

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