Diffractive Optics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:O'Shea, Donald C. (EDT)/ Suleski, Thomas J. (EDT)/ Kathman, Alan D. (EDT)/ Prather, Dennis W. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:56

装帧:Pap

isbn号码:9780819451712

丛书系列:

图书标签:

• 光学
• 衍射光学
• 光衍射
• 光学设计
• 光学工程
• 衍射元件
• 光束整形
• 微纳光学
• 全息术
• 激光应用
• 光学制造

好的，这是一本名为《Diffractive Optics》的图书的详细简介，内容聚焦于该领域的核心概念和应用，而不涉及任何其他主题。 --- 《衍射光学》 图书简介 《衍射光学》是一本深入探讨光与物质相互作用的基础理论、设计方法和实际应用的专业著作。本书旨在为光学工程师、物理学家、材料科学家以及相关领域的研究人员提供一个全面而系统的学习框架，使读者能够透彻理解衍射现象的物理本质，并掌握设计和制造高性能衍射光学元件（DOE）的关键技术。 本书的结构严谨，内容涵盖了从经典光学到现代光子学的前沿知识。全书的叙事逻辑清晰，从基础物理原理出发，逐步过渡到复杂系统的设计与实现，确保读者能够建立起扎实的理论基础和实践能力。 第一部分：衍射光学基础理论 本部分首先回顾了光学的基本原理，特别是波动光学中的惠更斯-菲涅耳原理。我们详细阐述了傅里叶光学在描述衍射现象中的核心作用，并引入了标量衍射理论和矢量衍射理论，以区分不同尺度和复杂光场下的衍射行为。 重点章节深入探讨了夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射。我们不仅分析了经典的单缝、圆孔衍射图案，还拓展至更具实用意义的周期性结构，如光栅（Grating）的衍射特性。通过对光栅方程的详细推导和分析，读者将掌握如何控制衍射级次的强度和方向，这是设计衍射元件的基石。 此外，本书还对衍射效率、相位匹配和色散特性进行了深入的理论剖析。理解这些参数是评估和优化衍射光学元件性能的关键。我们探讨了不同材料和结构参数如何影响光的偏振态和能量分布，为后续的元件设计奠定了理论基础。 第二部分：衍射光学元件的设计方法 本部分是本书的实践核心，详细介绍了设计各种功能性DOE的技术路线。我们将设计过程划分为基于物理原理的分析方法和基于数值优化的迭代方法。 基于物理原理的设计：针对特定功能，如光束整形（Beam Shaping）和光束分束（Beam Splitting），我们介绍了如何利用傅里叶变换（Fourier Transform）和菲涅耳变换（Fresnel Transform）的性质来确定所需的相位分布。例如，对于生成特定强度分布的光学元件，我们将展示如何通过逆傅里叶变换获得所需的相位信息。 数值优化方法：在复杂或非传统的DOE设计中，迭代算法显得尤为重要。本书详细介绍了诸如迭代傅里叶变换算法（Iterative Fourier Transform Algorithm, IFTA）和直接模拟多层面迭代算法（Direct Simulation of Multi-level Iterative Algorithm, DMA）等主流的优化技术。我们不仅提供了算法的数学描述，还探讨了其收敛性、计算效率以及在处理离散化误差方面的策略。 相位型与振幅型元件：我们区分了传统的振幅型（吸收型）元件和效率更高的相位型元件。对于相位元件，重点讨论了连续相位（CGH）和阶段型（Quantized Phase）的设计，包括如何通过量化和寻找最佳的相位编码方案来平衡元件的复杂度和衍射效率。 第三部分：关键衍射光学元件的应用与实现 在理论和设计方法的基础上，本书转向了实际的DOE元件类型及其在现代光学系统中的集成。 光栅与全息元件：我们系统地回顾了反射光栅和透射光栅的设计，包括相移光栅（Blazed Grating）的设计以实现更高的效率。全息光学元件（Holographic Optical Elements, HOE）作为一类特殊的DOE，其生成和再现原理被详细阐述，特别是它们在信息存储和波前调制方面的潜力。 微透镜阵列（Microlens Arrays, MLA）：MLA是衍射光学领域的重要分支。本书分析了MLA在光场耦合、并行处理和立体成像中的应用，并介绍了设计具有不同焦距或梯度的MLA的技术，例如如何通过非球面波前设计来校正像差。 光束整形器（Beam Shapers）：针对激光加工、光通信和传感等领域对特定光束形状的需求，本书介绍了如何设计平方光束（Top-Hat）和环形光束（Ring Beam）的DOE，并讨论了这些元件对输入光束质量（如M²因子）的敏感性。 第四部分：制造与表征 成功的DOE依赖于精确的制造工艺。本部分聚焦于将设计转化为物理实体的过程。我们详细介绍了微纳加工技术，包括光刻、电子束曝光（E-beam Lithography）和反应离子刻蚀（RIE）等在制作高精度微结构方面的应用。对于需要大面积或复杂三维结构的元件，模压成型（Molding）和双光子聚合（Two-Photon Polymerization）等技术也被纳入讨论。 最后，本书阐述了衍射光学元件的性能表征方法。这包括使用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）以及光场测量系统来验证元件的几何形貌和光学性能，确保其满足设计要求。 通过本书的学习，读者将不仅掌握衍射光学的理论基石，更能够熟练运用先进的设计工具和制造工艺，在科研和工程实践中创造出具有突破性的光学解决方案。本书的深度和广度，使其成为该领域内不可或缺的参考资料。

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这本书的广度令人印象深刻，它似乎囊括了衍射光学从基础理论到尖端应用的几乎所有重要分支。我注意到，它不仅仅停留在传统的衍射光栅和透镜设计上，而是大篇幅地讨论了与当前热门技术紧密相关的领域，比如计算光学中的逆向设计方法，以及如何在非线性介质中实现可控的衍射效应。特别是关于“涡旋光束”及其在量子信息传输中的潜在应用那一章，内容新颖且极具前瞻性，让我对未来光电子技术的发展方向有了更清晰的认识。我很少看到一本教科书能够在保持理论深度不减的情况下，还能如此全面地覆盖如此多的应用领域。它成功地搭建了一座从基础物理到工程实践的坚实桥梁，让读者在掌握“为什么”的同时，也能理解“如何做”。对于希望在光子学领域深耕的工程师和研究生来说，这本书无疑是一本必不可少的“百科全书”。

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这本书的视角非常独特，它不仅仅停留在理论的阐述上，更着力于将那些抽象的物理概念与实际应用场景紧密结合起来。我发现作者在讲解光衍射原理时，并没有采用那种冷冰冰的数学推导模式，而是通过一系列生动、贴近生活的例子，比如我们日常接触到的CD光盘上的彩虹效果，或是高清投影仪的工作原理，来引导读者逐步深入。这种叙述方式极大地降低了学习曲线，让一个初涉光学领域的人也能迅速抓住核心要点。尤其值得称赞的是，书中对于“相控阵列”和“空间光调制器”的介绍，简直是教科书级别的详尽，不仅解释了它们的基本结构和工作机制，还深入剖析了在信息处理和生物成像等前沿领域中的潜力。我可以清晰地感受到作者深厚的专业积累和极强的教学能力，他似乎总能预判到读者在哪个知识点上会感到困惑，并提前准备好最恰当的类比或图示来扫清障碍。全书的逻辑脉络清晰流畅，章节之间的衔接自然过渡，读起来简直是一种享受，完全不像在啃一本技术专著，更像是在进行一场由顶尖专家引导的深度探索之旅。

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这本书的排版和图示质量，绝对是业界的一流水准。这一点对于理解复杂的光学结构至关重要。很多光学书籍的插图往往是低分辨率的黑白线条图，看得人一头雾水，但这本则完全不同。作者团队显然投入了巨大的精力来制作高质量的、富有层次感的彩色图解。特别是那些关于“波前整形”和“超表面”的截面图，色彩的运用和阴影的处理，使得三维的物理结构跃然纸上，我甚至不需要反复翻阅文字，光看图就能理解其工作原理。此外，作者对实验装置的描述也极为细致，无论是早期的夫琅禾费衍射实验设置，还是现代的飞秒激光微纳加工技术，都有详细的步骤说明和注意事项，这对于那些希望将理论付诸实践的研究者来说，是无价的财富。这种对细节的极致追求，体现了作者对读者学习体验的尊重，确保了知识的准确传递和高效吸收，绝对是工具书级别的典范。

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老实说，我原本以为这会是一本晦涩难懂的硬核技术书，但读完之后，我的看法彻底改变了。这本书的叙事节奏把握得恰到好处，它没有一开始就抛出复杂的傅里叶光学公式，而是巧妙地从历史沿革和科学思想的演变入手，让人对整个衍射光学领域产生一种历史的厚重感和探索的激情。我特别欣赏作者在处理数学部分时的克制与精准——他只在必要的地方引入公式，并且总是在公式后面紧跟着对其实际物理意义的深入解读，这避免了让读者迷失在符号的迷宫中。书中穿插了大量的历史轶事和科学家的智慧片段，这些小插曲极大地丰富了阅读体验，让原本严肃的科学内容变得有血有肉。例如，关于菲涅尔和惠更斯原理的争论与融合过程的描述，简直就是一场精彩的学术大戏。总的来说，这本书不仅传授了知识，更重要的是，它培养了一种科学探究的精神，让人学会如何批判性地看待已有的理论模型，并尝试去构建更具洞察力的理解框架。

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从阅读的“手感”来说，这本书展现了一种罕见的沉稳和权威感。作者的文字风格非常凝练，没有丝毫的赘述或浮夸的形容词，每一个句子都似乎经过了精密的“光学筛选”，只保留了最有效的信息承载体。这种严谨的学术腔调，反而赋予了内容一种不可动摇的信服力。书中在介绍一些具有争议性或仍在发展中的概念时，处理得非常得体，作者会明确指出哪些是已确立的共识，哪些是当前研究的前沿和未解之谜，引导读者保持批判性的学习态度，而非盲目接受既定结论。它像一位经验丰富的老教授在耳边细细道来，既有深厚的理论支撑，又不失对探索未知的鼓励。读完之后，我感觉自己在理解光与物质相互作用的层面，获得了一次质的飞跃，对整个光学设计的思维模式都有了根本性的重塑。

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