Handbook of Optical Systems, Fundamentals of Technical Optics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Gross, Herbert 编

出品人:

页数:848

译者:

出版时间:2005-4

价格:224.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783527403776

丛书系列:

图书标签:

光学系统
技术光学
光学设计
光学工程
光学仪器
光学原理
光学薄膜
衍射光学
激光光学
光电子学

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具体描述

The state-of-the-art full-colored handbook gives in six volumes a comprehensive introduction to the principles and the practice of calculation, layout and understanding of optical systems and lens design. Written by reputed industrial experts in the field the user is introduced to the basic properties of optical systems, aberration theory, classification and characterization of systems, advanced simulation models, measuring of system quality and manufacturing issues. More than 3,000 full-colored illustrations and images support the reader and supply an easy understanding of complex optical systems and optical modeling. Vol.1 Fundamentals of Technical Optics Vol.2 Physical Image Formation Vol.3 Aberration Theory and Correction of Optical Systems Vol.4 Survey of Optical Instruments Vol.5 Metrology of Optical Components and Systems Vol.6 Advances Physical OpticsIn this volume

Volume 1 gives a general introduction to the field of technical optics. Although part of the series, it acts as a fully selfstanding textbook. With more than 700 full color graphs and it is a intuitive introduction for the beginner and a comprehensive reference for the professional. 1 Introduction

2 Paraxial optics

3 Dielectric interfaces

4 Materials

5 Raytracing

6 Photometry

7 Lightsources

8 Sensors and receivers

9 Theory of color

10 Optical systems

11 Aberrations

12 Waveoptics

13 Plates and prisms

14 Gratings

15 Special components

16 Testing

光学工程与技术前沿：精密光学器件与系统设计本书深入探讨了现代光学工程领域的核心议题，专注于精密光学元件的设计、制造、检测以及复杂光学系统的集成与优化。全书结构严谨，内容翔实，旨在为光学工程师、科研人员以及高年级学生提供一个全面、深入的理论与实践参考框架。第一部分：基础理论与先进光学材料本部分首先回顾了经典光学的基础原理，重点聚焦于波动光学在复杂介质中的传播特性，为后续的高级主题打下坚实基础。随后，引入了现代光学材料科学的最新进展。 1. 波动光学在非均匀介质中的传播分析：详细阐述了光的传播在具有梯度折射率（GRIN）材料中的行为，包括光线追迹的解析解和数值逼近方法。重点讨论了角谱传播法（Angular Spectrum Method）和菲涅耳近似（Fresnel Approximation）在处理近场和远场传播问题中的适用性与局限性。 2. 先进光学材料的特性与应用：深入分析了新型光学玻璃、晶体材料以及聚合物光学材料的物理光学特性。高透过率材料：探讨了氟化物玻璃和特定稀土掺杂晶体（如Nd:YAG, Ti:Sapphire）的吸收谱、双折射率及其在激光系统中的热效应。超材料与超表面（Metamaterials and Metasurfaces）：详细解析了基于亚波长结构设计实现负折射率、超表面偏振控制和光束整形（如涡旋光束产生）的原理。讨论了这些新兴材料在突破传统衍射极限方面的潜力。薄膜光学与增反射/增/减反膜系设计：提供了多层介质膜系的设计理论，涵盖阿格曼-希尔德公式（Abelès-Hildebrand Formula）及其在宽带抗反射膜设计中的应用。讨论了离子束辅助沉积（IAD）等先进镀膜工艺对膜层质量的影响。第二部分：精密光学元件的设计与制造控制本部分聚焦于光学系统中最关键的组成部分——透镜、反射镜和棱镜的设计规范、制造公差和表面计量学。 3. 自由曲面光学元件设计：阐述了传统绕轴对称系统无法满足的成像需求，如何通过自由曲面（Freeform Optics）来解决。数学表示与优化：详细介绍了Zernike多项式、Chebyshev多项式以及点的、有理函数（NURBS）在描述复杂曲面形状上的应用。讨论了像差的修正策略，如利用曲面同时校正球面像差和彗差。制造工艺挑战：重点分析了非球面加工中的车削（Diamond Turning）、磨抛（Grinding and Polishing）以及数控磨削（CNC Grinding）技术的精度限制。讨论了高精度非球面检测中的离线补偿技术。 4. 衍射光学元件（DOE）的设计与集成：深入探讨了利用光栅结构实现光的衍射和相位调制。相位型DOE设计：侧重于基于迭代傅里叶变换算法（Iterative Fourier Transform Algorithm, IFTA）和直接求解法（Direct Search Method）设计多级灰度透镜（CGH）的流程。分析了衍射效率与相位级数（Level）之间的权衡。 DOE与传统光学元件的集成：讨论了DOE如何与传统透镜结合，实现复合型光学系统的轻量化和功能集成，例如在头戴显示器（HMD）中的应用。 5. 表面形貌与计量学：详细介绍了评价光学元件质量的关键参数和测量技术。表面误差的量化：不仅仅局限于PV值和RMS值，还深入分析了功率谱密度（PSD）在描述不同空间频率误差成分中的重要性，及其对成像系统MTF的影响。干涉测量技术：阐述了相移干涉仪（Phase-Shifting Interferometry）的工作原理，包括算法的抗噪声能力和对测量环境（如空气扰动）的敏感性。讨论了共轭梯度算法在处理高数值孔径（NA）系统检测中的应用。第三部分：复杂光学系统的集成、优化与性能评估本部分将元件层面的知识提升到系统层面的集成与性能验证。 6. 激光系统的光学设计与热管理：专门针对高功率激光系统的特殊需求进行剖析。激光腔内光学元件的损伤阈值与稳定性：讨论了材料的激光诱导损伤（LIDT）测试标准。重点分析了高斯光束在不稳定腔中的模式分布和光束质量因子（$M^2$）。热透镜效应分析：详细建模了激光束在吸收介质中产生的温度梯度及其引起的折射率变化（热透镜）。提出了通过光学设计（如使用低热膨胀材料、双通道设计）和主动冷却技术来减轻这些效应的策略。 7. 调制传递函数（MTF）的系统级分析：提供了从理论到实际应用的MTF评估流程。系统的级联MTF计算：展示了如何根据元件的MTF、空气扰动MTF、以及系统中的场曲和畸变，计算出整个成像链的综合性能。公差分配与灵敏度分析：介绍了在系统优化完成后，如何将总的MTF要求合理地分配给各个元件的制造公差（例如，曲率半径、元件厚度、装配对中误差）。利用蒙特卡罗模拟方法评估装配误差对系统最终性能的鲁棒性。 8. 现代成像系统中的主动光学与自适应光学：探讨了实时补偿系统误差的技术。波前感测技术：详述了夏克-哈特曼（Shack-Hartmann）波前传感器的工作原理，以及如何通过计算实现对波前畸变的精确重构。变形镜（Deformable Mirrors）的驱动与控制：分析了压电驱动和静电力驱动变形镜的响应速度、带宽和作用范围。重点讨论了反馈回路的设计，以确保系统能够有效补偿大气湍流或内部系统漂移带来的波前畸变。全书在各个章节均辅以大量的工程案例和计算示例，强调了理论模型与实际制造、装调过程之间的紧密联系，是深入理解和实践现代光学工程的必备参考书。