Optical Microlithography XVI pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Yen, Anthony (EDT)

出品人:

页数:1848

译者:

出版时间:

价格:260

装帧:Pap

isbn号码:9780819448453

丛书系列:

图书标签:

• Microlithography
• Optical lithography
• Semiconductor manufacturing
• Photolithography
• Microfabrication
• Nanotechnology
• Patterning
• Lithographic materials
• Resolution
• Imaging

现代光学传感与成像技术：原理、应用与前沿进展 本书聚焦于当代光学传感与成像领域的前沿技术及其在科学研究、工业检测和生命科学等领域的广泛应用。全书系统性地涵盖了从基础的光学成像理论到尖端的光场调控与信息获取方法，旨在为读者提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考。 --- 第一部分：光学成像与传感的基础理论 第一章：光与物质的相互作用及成像基本原理 本章首先回顾了电磁波理论在可见光和近红外波段的适用性，重点阐述了光的波动性与粒子性在描述成像过程中的互补作用。深入剖析了光与物质相互作用的四种基本机制：吸收、散射、折射与衍射。 散射理论的深化： 详细讨论了瑞利散射、米氏散射的物理模型，并引入了多重散射和偏振敏感散射的分析方法，这对理解生物组织和复杂介质中的成像挑战至关重要。 衍射极限的突破： 不再局限于阿贝衍射极限，本章介绍了超分辨成像（Super-Resolution Imaging）的理论基础，包括STED、PALM/STORM等方法的空间分辨率提升机制，以及计算光学对突破传统物理限制的可能性。 成像系统的几何与物理光学： 阐述了传统透镜系统的像差理论，包括球差、彗差、像散和场曲的量化与校正方法。引入了点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF）作为描述成像质量的核心工具。 第二章：先进光学元件与光场调控 本章着重探讨了实现复杂光场调控和高效率光能捕获所需的核心光学元件和器件。 微纳光学元件的设计与制造： 详细介绍了基于光刻技术制造的微透镜阵列、衍射光学元件（DOE）以及超表面（Metasurfaces）的原理。重点分析了超表面如何通过亚波长结构实现对光波的相位、振幅和偏振的局部、精确控制，从而实现传统光学元件难以企及的功能，如平面化、多功能集成等。 偏振光学及其应用： 系统梳理了琼斯矩阵和穆勒矩阵在描述偏振态变化中的应用。探讨了液晶可调延迟片（Liquid Crystal Variable Retarders, LCVR）和电光调制器（EOM）在高动态范围偏振成像中的作用。 光学系统中的非球面与自由曲面： 阐述了自由曲面光学（Freeform Optics）如何通过打破传统轴对称设计限制，有效校正复杂光学系统中的像差，实现更高的光能利用率和更紧凑的光学结构。 --- 第二部分：计算光学与新型成像范式 第三章：计算成像的理论基础与实现 本章是全书的重点之一，探讨了如何利用计算方法从非传统的、欠完备的测量数据中重建高质量图像。 压缩感知（Compressed Sensing, CS）在成像中的应用： 详细介绍了CS的基本定理，包括稀疏表示、不相干性，以及匹配追踪算法（MP）、迭代阈值算法（ISTA）在快速图像重建中的效率比较。重点讨论了在光学相干断层扫描（OCT）和单像素相机中的实际应用。 计算层析成像（Computational Tomography）： 扩展了传统的X射线CT概念至可见光范围。深入探讨了光场（Light Field）成像、全息（Holography）成像的数学模型。特别是对数字全息显微镜（DHM）中的记录、再现和相位恢复算法进行了详尽分析。 深度学习在图像重建中的融合： 探讨了如何将卷积神经网络（CNN）嵌入到CS或去噪流程中，形成深度学习驱动的重建框架。分析了基于数据驱动的超分辨率重建、去模糊化以及散射介质穿透成像的最新进展。 第四章：新型光学传感技术 本章关注那些依赖于时间、频率或相干性信息进行测量的先进传感方法。 光学相干断层扫描（OCT）的最新进展： 不仅涵盖了基于傅里叶域的SD-OCT，还深入探讨了频域（FD-OCT）和时间分辨（TD-OCT）技术的定量分析。重点介绍了血管OCT（OCTA）如何实现无创的活体组织血流成像，以及如何利用散斑（Speckle）分析技术进行更精细的流速测量。 高光谱与多光谱成像技术： 区分了高光谱（Hyper-spectral）和多光谱（Multi-spectral）成像的特点。详述了可调谐滤光片（如AOTF）和推扫成像（Whiskbroom）与条带成像（Pushbroom）的系统设计与数据处理流程。探讨了如何利用高光谱数据进行精确的材料识别和成分分析。 时间分辨和飞行时间（ToF）成像： 介绍了基于脉冲激光和相位调制技术的时间分辨成像。重点分析了如何通过测量光子飞行时间来获取深度信息，以及在复杂环境（如雾、雨）中进行远程目标探测的能力。 --- 第三部分：关键领域的应用与挑战 第五章：生物医学光学成像的前沿应用 本章聚焦于光学技术如何革新生命科学研究和临床诊断。 活体显微成像技术： 重点讨论了对活体动物模型进行长期、低损伤观察的技术。包括双光子显微镜（Two-Photon Microscopy）对深层组织激发和散射抑制的优势，以及多光子激发荧光成像（3PEF）在细胞内结构可视化中的应用。 分子与细胞成像： 深入探讨了基于荧光共振能量转移（FRET）、光漂白（FRAP）等技术对分子动态过程的实时监测。阐述了新型荧光探针（如近红外探针）的设计原则及其对深层组织成像的贡献。 内窥镜与微创诊断： 讨论了光学相干断层扫描内窥镜（OCT Endoscopy）在早期癌症筛查中的潜力。分析了柔性内窥镜系统中的光纤束设计、图像拼接和畸变校正技术。 第六章：工业检测与质量控制中的光学测量 本章关注高精度、高速度的光学测量技术在现代制造业中的集成。 三维形貌测量技术： 详细对比了结构光（Structured Light）、激光扫描（Laser Triangulation）和干涉测量（Interferometry）在亚微米级精度形貌获取中的优缺点。重点分析了相位展开算法在非接触式三维重建中的鲁棒性。 在役无损检测（NDT）： 探讨了如何利用热成像、声光（Acousto-Optic）技术和透射光成像来检测材料内部的缺陷、应力和疲劳。分析了高动态范围成像技术（HDR Imaging）在检测表面高反光和低对比度缺陷时的重要性。 计量学与表面粗糙度分析： 介绍了基于傅里叶分析的光学轮廓术（Optical Profilometry）用于测量表面粗糙度（Ra, Rq）的理论模型。讨论了对光滑表面和镜面进行精确测量的干涉测量技术（如白光干涉仪）。 --- 结语 本书通过整合光学基础、计算算法和工程实践，力求展现当代光学传感与成像领域跨学科的广阔图景。未来的发展将更侧重于光与智能的深度融合，即如何设计出既能高效捕获光信息，又能利用实时计算能力进行决策和反馈的新一代光学系统。本书为读者在这一快速发展的领域中进行深入研究和创新开发提供了坚实的理论基石和实践指引。

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