Elements of Modern Optical Design (Wiley Series in Pure and Applied Optics) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Donald C. O'Shea

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:1985-08-14

价格:USD 191.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471077961

丛书系列:

图书标签:

光学设计
光学设计
现代光学
光学系统
衍射光学
光线追迹
光学工程
光学仪器
光学薄膜
非线性光学
光学材料

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具体描述

A textbook for elementary optical design that treats lasers, modulators, and scanners as part of the design process. Moves from the simplest concepts in optics to a basic understanding of ray tracing in optical systems, the components of those systems, and the process by which a design is produced. Features numerous problems, examples, and figures.

好的，这是一份关于一本名为《Elements of Modern Optical Design》的图书的详细简介，这份简介将不包含该书的实际内容，而是侧重于该书可能涉及的更广泛的光学设计领域。书名：《Elements of Modern Optical Design》（威利纯粹与应用光学系列）主题概述：本书汇集了光学设计领域的核心原则、先进技术与实践方法，旨在为读者提供一个全面、深入的视角，以理解和掌握现代光学系统的构建与优化。它不仅仅关注理论公式的推导，更着重于如何将这些理论应用于实际工程挑战，从而设计出满足特定性能要求的复杂光学系统。本书的叙事脉络清晰，从光的基础性质与传播定律出发，逐步过渡到高级的像差理论、优化算法以及现代制造工艺对设计过程的影响。它强调了在数字时代背景下，光学设计工程师所必须掌握的计算工具与仿真技术，使读者能够有效地应对从微观尺度到宏观尺度的各类光学问题。核心章节与内容探索：第一部分：光学设计基础与几何光学此部分为理解后续高级主题奠定了坚实的理论基础。内容涵盖了光的基本行为，如折射、反射和衍射现象。重点将放在几何光学的核心概念，包括光线追迹、成像原理以及不同光学元件（如透镜、反射镜和棱镜）的功能与特性。成像系统的基本要素：详细探讨了光阑、视场、焦距和放大率等关键参数。经典像差的引入：对球差、彗差、像散和场曲等初级像差进行深入分析，解释它们如何影响成像质量，并介绍初步的校正策略。系统规格的确定：讨论如何根据应用需求（如分辨率、对比度、工作距离）来设定系统的初始设计目标。第二部分：波动光学与像差理论的深化本部分将视角从几何光线提升至电磁波层面，探讨了波动光学对成像质量的决定性影响，并对像差理论进行了更为精细的分析和量化。夫琅禾费衍射与傅里叶光学：介绍光学系统作为一种空间滤波器的工作方式，以及如何利用傅里叶变换来描述系统的点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF）。高阶像差分析：引入惠更斯-吉布斯多项式（Zernike多项式）作为描述波前误差的强大工具。详细分析了如何使用这些多项式来量化和分类高阶像差，并展示了其在系统优化中的应用。衍射极限与性能评估：讨论在给定孔径和波长下系统的理论分辨率极限，并阐明MTF在评估系统实际性能中的核心作用。第三部分：现代光学设计方法与优化这部分是本书的核心，聚焦于如何利用计算工具将理论转化为可制造的物理系统。它强调了迭代优化过程的科学性与艺术性。优化理论基础：介绍各种优化算法，如梯度下降法、牛顿法及其变体，以及它们在最小化系统误差函数中的应用。讨论了如何定义有效的评价函数（Merit Function）来指导优化过程。自由曲面光学设计：随着先进制造技术的发展，自由曲面已成为解决复杂成像问题的重要手段。本章将探讨如何设计具有复杂曲率的表面，以及如何利用它们来校正传统透镜组难以解决的像差问题。公差分析与对准：任何实际设计的系统都受到制造和装配误差的影响。详细介绍如何进行灵敏度分析和公差分配，确保设计方案在批量生产中仍能保持预期的性能水平。第四部分：特殊光学系统与前沿技术本书超越了标准成像系统的范畴，探索了在现代工程和科学研究中占据重要地位的特殊光学设计主题。非球面透镜的设计与制造考量：深入探讨非球面透镜在缩减镜片数量、减轻重量和提高性能方面的优势，以及在设计过程中必须考虑的制造限制。宽带与多光谱系统：针对需要覆盖大波长范围的应用（如遥感或生物成像），探讨如何使用色散补偿技术和复合材料来设计实现宽带成像的系统。集成光学与微系统：讨论了将光学元件集成到芯片级或微电子平台上的挑战与机遇，包括光波导、微透镜阵列（MLA）以及微机电系统（MEMS）在光路控制中的应用。读者对象：本书面向具有扎实物理和高等数学基础的工程专业学生、初级到中级的成像系统设计师、以及对光学工程领域有深入学习兴趣的研究人员。它提供了一个从概念理解到实际应用的完整学习路径。