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出版者:西安電子科技大學齣版社

作者:田華袁振東趙明忠何雲…[等]趙明忠何雲

出品人:

頁數:219

译者:

出版時間:2005-1

價格:16.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787560614816

叢書系列:

圖書標籤:

• 電子測量
• 測量技術
• 電子技術
• 儀器儀錶
• 電路分析
• 信號處理
• 傳感器
• 自動化
• 實驗教學
• 通信測試

現代光學係統設計與分析 圖書簡介 本書係統地闡述瞭現代光學係統從理論基礎到工程實踐的各個關鍵環節。它不僅為光學工程領域的初學者提供瞭堅實的理論框架，同時也為資深工程師在復雜係統設計中提供瞭深入的技術參考和解決方案。全書內容深度與廣度兼備，力求在嚴謹的數學推導與直觀的物理圖像之間取得完美的平衡。 第一部分：光學基礎與成像理論的再認識 本部分聚焦於光學係統的基石——幾何光學和物理光學原理的現代化解讀與應用。 第一章：光的波動性與幾何光學基礎的融閤 本章首先迴顧瞭光的電磁波本質，並以此為基礎，深入探討瞭惠更斯-菲涅耳原理、光綫傳播的費馬原理在現代光路追跡中的核心地位。重點闡述瞭如何將光綫追跡法與嚴格的波動光學理論相結閤，以處理非理想光學係統中的像差問題。詳細介紹瞭光瞳、入瞳、齣瞳的概念及其對係統視場和能量傳輸效率的影響。此外，本章還引入瞭現代光學設計軟件中的光綫追跡算法的數值實現原理，為後續的優化設計打下基礎。 第二章：綫性光學係統中的像差理論 本章深入剖析瞭成像質量的決定性因素——像差。我們不再停留在傳統的五大經典像差（球差、彗差、像散、場麯、色差）的定性描述，而是采用基於惠特尼（Wegstein）和吉爾金斯（Glatman）的像差函數展開方法，從數學上精確量化瞭不同階次的像差。詳細闡述瞭如何利用Zernike多項式對係統像差進行正交分解和量化分析，並討論瞭軸上和軸外像差的差異性校正策略。對於復閤同軸係統的色差校正，本章提供瞭不同類型消色差和復消色差係統的設計準則和材料選擇考量。 第三部分：物理光學與圖像形成分析 本部分將焦點從光綫過渡到波前，探討瞭係統對光波的具體調製作用。 第三章：衍射、傅裏葉光學與係統調製傳遞函數 (MTF) 本章是理解現代光學係統性能的關鍵。我們從夫琅禾費衍射理論齣發，係統闡述瞭傅裏葉光學在成像過程中的應用，特彆是將光學係統視為一個綫性空間不變（LSI）係統。詳細推導瞭係統的點擴散函數（PSF）和綫擴散函數（LSF），並著重講解瞭調製傳遞函數（MTF）作為係統性能黃金標準的計算方法和意義。本章還涵蓋瞭有限孔徑對成像質量的影響，如光瞳函數（Pupil Function）對MTF的調製作用，以及如何通過優化係統結構來提升高空間頻率下的MTF錶現。 第四章：非球麵與自由麯麵在像差校正中的應用 麵對高分辨率、大視場的係統需求，傳統球麵設計已無法滿足要求。本章係統介紹瞭非球麵和自由麯麵的數學描述，包括典型的二次、三次非球麵方程以及更通用的NURBS（非均勻有理B樣條）麯麵定義。重點闡述瞭利用自由麯麵進行多維度像差校正的優化策略，如利用麯麵梯度信息進行波前優化。本章還探討瞭自由麯麵加工與檢測的挑戰及其在先進係統（如抬頭顯示HUD、大規模集成光學模塊）中的應用案例。 第三部分：先進光學係統設計與工程實踐 本部分將理論應用於實際工程問題，涵蓋瞭特定類型光學係統的設計方法和關鍵技術。 第五章：變焦與自適應光學係統設計 針對需要改變焦距或對環境擾動進行實時補償的係統，本章提供瞭詳細的設計方法。變焦係統設計部分，重點分析瞭恒焦距變倍（Zoom）係統的機械補償原理和光學組的相對運動規律，並討論瞭變焦過程中像麵位置的精確控製技術。自適應光學（AO）部分，則詳細介紹瞭波前傳感器（如Shack-Hartmann）的工作原理、變形鏡（DM）的驅動控製策略，以及閉環控製係統的實時補償算法，特彆關注其在天文觀測和生物成像領域的應用。 第六章：微納光學與集成化技術 本章麵嚮下一代光學設備的小型化和功能集成趨勢。詳細介紹瞭微透鏡陣列（MLA）的設計與排布，其在光場成像和計算成像中的作用。對衍射光學元件（DOE）的原理、光柵方程、以及如何通過相位型和幅度型DOE實現復雜的光束整形和分束進行瞭深入討論。此外，本章還探討瞭將光學元件集成到光子芯片平颱上的關鍵技術，如光刻、離子束刻蝕以及鍵閤技術。 第七章：光學係統公差分析與可製造性評估 一個優秀的設計必須是可製造和可裝配的。本章側重於將理論性能轉化為實際可達到的指標。詳細講解瞭敏感性分析（Sensitivity Analysis）方法，如何評估單個元件製造誤差和裝配偏差對係統MTF和關鍵像差的影響。本章引入瞭濛特卡洛模擬方法來評估公差的概率分布特性，並提齣瞭優化公差分配的策略，確保係統在批量生産中的良率和可靠性。內容覆蓋瞭熱力學效應（如熱膨脹）對精密光機結構穩定性的影響。 結語 本書力求成為光學設計人員手中不可或缺的工具書，通過深入的理論剖析和豐富的工程案例，引導讀者掌握設計高精度、高性能現代光學係統的核心能力。

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我一直都在尋找一本能夠真正深入淺齣講解某一特定技術領域的權威參考書，這本書無疑達到瞭我的預期，甚至超齣瞭我的想象。它的深度足以滿足資深工程師進行理論復核和技術深挖的需求，同時其詳盡的案例分析和步驟分解，又使得我們團隊裏的新人能夠迅速上手，避免瞭在實際操作中走彎路。我特彆欣賞作者在處理一些經典算法和前沿技術交叉點時的獨到見解，他沒有滿足於停留在錶麵的介紹，而是深入到數學模型和物理基礎層麵進行剖析，這一點對於追求極緻精度的專業人士來說是無可替代的價值所在。例如，書中關於信號處理那一章節的論述，邏輯嚴密，層層遞進，我甚至為此調整瞭我們部門正在進行的一個關鍵項目的測試流程，效果立竿見影。這本書的語言風格是那種沉穩、精準、不帶任何多餘修飾的學術語言，這讓我倍感信賴。它更像是一位經驗豐富的大師在耳邊耐心指導，而不是冰冷的教科書，讀完後感覺自己的思維模式都被潛移默化地優化瞭。

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這本書的封麵設計得非常有吸引力，色彩搭配大膽而富有科技感，藍色的主色調很容易讓人聯想到精密儀器和嚴謹的科學態度。剛拿到手的時候，我立刻被它那種厚重而紮實的感覺所吸引，感覺裏麵蘊含著大量的真知灼見。我原本對這個領域隻是略有涉獵，但這本書的排版非常清晰，章節之間的邏輯過渡自然流暢，即便是初學者也能很快找到閱讀的節奏。作者似乎深諳如何將復雜的理論以直觀易懂的方式呈現齣來，圖文並茂的講解方式，尤其是一些手繪的示意圖，比生硬的照片更能讓人理解設備的工作原理。我花瞭好幾天時間沉浸其中，感覺自己的知識結構正在被一點點地夯實，那種豁然開朗的體驗真是太棒瞭。它不僅僅是知識的堆砌，更像是一本實用的操作指南，字裏行間都透露著作者豐富的實踐經驗。這本書的裝幀質量也很高，紙張的觸感細膩，印刷清晰，即便是長時間閱讀眼睛也不會感到疲勞，這對於需要反復查閱的專業書籍來說至關重要。總而言之，從視覺到內容的構建，這本書都體現齣極高的專業水準和對讀者的尊重。

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說實話，當我第一次翻開這本書時，內心是抱著一絲懷疑的，因為市麵上同類書籍往往要麼過於理論化導緻無法應用，要麼過於偏重實踐而缺乏理論支撐。然而，這本書卻奇跡般地找到瞭一個完美的平衡點。它沒有迴避那些令人頭疼的數學推導，但同時，每一個復雜的公式後麵，作者都會立刻提供一個清晰的、與實際應用場景緊密相關的解釋，這種“理論先行，實踐落地”的敘事方式極大地降低瞭閱讀門檻。我尤其喜歡其中關於誤差分析和不確定度評定的那部分內容，寫得極其細緻和富有條理，它教會我的不僅僅是如何計算，更重要的是如何科學地看待和對待測量結果中的“不完美性”。這本書對於工程倫理和標準規範的提及也恰到好處，提醒著我們在追求技術突破的同時，不能忘記行業規範的重要性。每一次閤上書本，我總感覺自己對整個技術棧的認知都有瞭一個更高維度的提升，它真的幫助我建立起瞭一個更加完整和係統的知識體係框架。

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我嘗試過好幾本該領域的專業書籍，但往往讀完第一遍後，閤上書本就感覺知識點像沙子一樣流走瞭，需要反復翻閱纔能找迴感覺。這本書卻完全不同，它的敘事邏輯非常強悍，有一種引導你“思考”的魔力。作者在描述每一個技術難點時，似乎都在引導讀者去探究“為什麼會這樣”，而不是僅僅告訴“它就是這樣”。這種啓發式的寫作風格，使得書中的內容不僅僅被“閱讀”瞭，更是被“吸收”和“內化”瞭。我特彆喜歡書中穿插的一些曆史迴顧和技術演進的片段，這些小插麯不僅豐富瞭閱讀的趣味性，更重要的是，它們幫助我理解瞭當前技術規範形成的來龍去脈，從而在應用時能做齣更具前瞻性的判斷。這本書的排版在保持專業度的同時，也顧及到瞭閱讀的舒適度，字體大小和行間距都經過瞭精心設計。它不是一本能讓你一口氣讀完的書，而是一本需要你停下來，細細品味，時常拿起筆在空白處做批注，然後深入思考的寶典。我已經把它放在瞭我的工具書架最顯眼的位置，準備隨時取閱。

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這本書的編排結構簡直是一部藝術品。它不是簡單地把知識點堆砌起來，而是構建瞭一個從基礎概念到復雜係統集成的完整認知路徑。初期的幾章著重於打牢根基，對基本原理的闡述深入淺齣，即便是跨專業背景的讀者也能輕鬆跟上。隨著章節深入，難度梯度非常平滑，比如在討論到某一種復雜儀器的工作流程時，作者會巧妙地引用前麵章節已經介紹過的某個核心定律作為支撐，這種前後呼應的設計，讓讀者在不知不覺中就完成瞭知識的串聯，而不是孤立地記憶碎片信息。我注意到，這本書在引用外部資料和參考文獻方麵做得非常嚴謹，每一處關鍵性的論斷都有據可查，這無疑提升瞭本書在學術圈內的可信度。而且，這本書的附錄部分也十分慷慨，提供瞭大量的實用圖錶和速查數據，這在項目緊急攻關時簡直是救命稻草。我感覺這本書的價值遠超其定價，它更像是一份需要長期伴隨的案頭工具書。

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