The Power of Optical / IR Interferometry - Recent Scientific Results and 2nd Generation Instrumentat pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Richichi, A. (EDT)/ Delplancke, F. (EDT)/ Paresce, F. (EDT)/ Chelli, A. (EDT)

出品人:

页数:602

译者:

出版时间:

价格:129.95

装帧:

isbn号码:9783540742531

丛书系列:

图书标签:

• Optical Interferometry
• IR Interferometry
• Astronomy
• Instrumentation
• High Resolution Imaging
• Adaptive Optics
• Exoplanet Research
• Star Formation
• Galaxies
• Astrophysics

《光与红外干涉测量：原理、应用与前沿进展》 引言：精细测量的艺术 在现代科学与工程的广阔领域中，对现象进行精确、无损的测量是推动创新的基石。从基础物理学的探索到尖端技术的设计，测量精度直接决定了我们认知世界的能力。《光与红外干涉测量：原理、应用与前沿进展》是一部系统性、前瞻性的专著，旨在深入剖析光与红外波段干涉测量的基本原理、成熟应用以及未来发展趋势。本书聚焦于如何利用光波或红外波的叠加与干涉特性，实现对物体形貌、位移、温度、折射率分布等物理量的亚波长甚至纳米级的精密探测。 本书的结构设计遵循从理论基础到实践应用的逻辑递进路线，确保读者能够全面、系统地掌握干涉测量技术的核心精髓。 第一部分：干涉测量的基础理论与光学基础 本部分奠定了全书的理论基石，详细阐述了干涉现象的物理本质及其在精密测量中的数学描述。 波动的基本特性与干涉原理： 深入探讨了相干性（时间相干性与空间相干性）的概念及其对干涉图样质量的重要性。分析了光的叠加原理、相位关系以及如何通过相移来提取信息。 经典干涉仪的结构与分析： 详尽解析了迈克尔逊（Michelson）、萨尼亚克（Sagnac）、马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）等经典干涉仪的结构、工作模式及其优缺点。重点讨论了如何通过调整光路设计来优化干涉对比度（Visibility）和测量灵敏度。 傅里叶变换光学基础： 阐述了傅里叶光学在干涉测量中的核心地位，特别是傅里叶变换干涉光谱技术（FTIS）的数学模型，包括采样定理在干涉数据采集中的应用。 红外辐射与探测器原理： 区别于可见光干涉，红外波段的测量面临着热背景噪声和特定探测器响应特性的挑战。本章详细介绍了黑体辐射定律、不同波段红外光的特性，以及制冷型和非制冷型红外探测器的工作机制、噪声等效功率（NEP）和响应速度。 第二部分：先进干涉技术与测量范式 随着计算能力的增强和材料科学的发展，干涉测量技术已不再局限于传统的定性观察，而是发展出了多种高精度、高实时性的定量测量范式。 相移干涉测量法（Phase-Shifting Interferometry, PSI）： 详细介绍了如何通过精确控制参考臂的光程变化（例如，利用压电陶瓷驱动器），采集多幅不同相位的干涉图样，并利用特定的算法（如三步、四步或五步算法）精确解算出相位图。讨论了系统误差（如调制精度误差、线性误差）的补偿方法。 散斑干涉与全息干涉： 探讨了利用粗糙表面散射光形成的随机干涉图样（散斑）进行位移、形变或振动测量的技术。重点分析了数字散斑处理技术（如数字图像相关DIC与散斑相关方法的结合），以及全息图的记录、再现与相位提取过程，这对于无损检测（NDT）尤其重要。 双频激光与异或干涉测量： 介绍了利用频率差的拍频光束进行高精度位移测量的技术，该技术对环境振动具有一定的抑制能力，适用于高精度位移台的反馈控制。 空域与频域滤波技术： 讨论了如何利用数字信号处理技术（如傅里叶域滤波）从复杂的干涉图样中分离出信号光和背景光，以提高信噪比，特别是处理低对比度或存在强烈背景噪声的测量场景。 第三部分：关键应用领域与前沿探索 干涉测量技术是诸多高精尖领域的使能技术，本部分聚焦于这些领域的具体实现和最新突破。 光学元件的面形与表面粗糙度测量： 这是干涉测量最经典的应用。详细介绍了共聚焦显微镜、Fizeau干涉仪和倍频程（Twyman-Green）干涉仪在测量高精度透镜、反射镜和自由曲面时的配置要求、标准件校准流程以及亚纳米量级表面形貌的提取方法。 生物医学成像中的应用（OCT与定量相位成像，QPI）： 重点阐述了光学相干层析成像（OCT）作为一种“光学断层扫描”技术，如何利用短相干光源和傅里叶域处理，实现对活体组织内部结构的高分辨率、实时三维成像。同时，分析了定量相位成像在细胞形态和生化状态无标记检测中的潜力。 精密位移与形变测量： 涵盖了利用干涉技术进行纳米级线性位移、旋转角位移的监测，包括在半导体制造设备（如光刻机）、高精度对准系统中的应用案例。讨论了如何通过延长测量基线和多路复用来提高系统的动态范围。 大气与环境遥感中的应用： 探讨了利用地面或卫星搭载的干涉仪，如合成孔径雷达干涉测量（InSAR）或地面大气成像干涉仪，监测地壳形变、火山活动或大气中痕量气体浓度分布的技术原理和数据处理流程。 第四部分：面向未来的挑战与发展方向 精确测量永无止境，本部分探讨了当前技术面临的瓶颈以及下一代干涉测量仪器的发展趋势。 实时性与大数据处理： 随着高分辨率传感器和高速数据采集卡的普及，如何实现对海量干涉数据的实时处理和反馈，对算法的效率提出了更高要求。讨论了GPU加速和并行计算在干涉数据处理中的作用。 极端环境下的测量： 探讨了在高温、高压、强振动或真空环境下，如何设计出具备高稳定性和抗干扰能力的干涉系统。这涉及到材料选择、隔振技术和实时漂移补偿算法的创新。 集成化与微型化： 介绍了光子集成电路（PIC）技术在干涉仪小型化方面的潜力，例如在芯片上集成光路和相移元件，以开发出便携式、低成本的传感器。 机器学习与人工智能在干涉数据分析中的融合： 探讨了利用深度学习模型从复杂的、噪声污染的干涉数据中自动提取相位信息、识别异常结构或优化测量参数的可能性，以期突破传统信号处理算法的性能极限。 结语 本书不仅为光学、物理学、仪器科学和精密工程领域的研究人员和工程师提供了坚实的理论参考和实践指导，同时也为高等院校相关专业的师生提供了一部深入且全面的教材。通过对过去成就的回顾与对未来方向的展望，本书旨在激发读者在光与红外干涉测量的前沿领域进行更深入的探索与创新。

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