Handbook of Optics, Third Edition Volume IV pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:McGraw-Hill Education

作者:Michael Bass

出品人:

頁數:1152

译者:

出版時間:2009-11-9

價格:USD 166.00

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780071498920

叢書系列:

圖書標籤:

• y
• 光學
• 物理學
• 工程學
• 科學
• 技術
• 手冊
• 光學工程
• 光學儀器
• 光電子學
• 應用光學

《光學手冊（第三版）捲IV：精密光學設計與製造》 簡介： 《光學手冊（第三版）捲IV：精密光學設計與製造》是一本麵嚮光學工程師、研發科學傢、材料科學傢以及高級光學專業學生的權威性著作。本書深入探討瞭現代光學係統設計和製造過程中至關重要的各個方麵，聚焦於達到極緻精度和性能的先進技術和方法。 本書共分十章，每一章都由該領域的頂尖專傢撰寫，確保瞭內容的深度、廣度和前沿性。從基礎的光學設計原理到復雜的製造工藝，本書構建瞭一個全麵而係統的知識體係，旨在幫助讀者應對光學領域日益嚴峻的挑戰。 第一章：高級成像係統設計 本章著重於當前復雜成像係統的設計理念和技術。它涵蓋瞭遠心鏡頭、變焦係統、顯微鏡物鏡以及用於特殊應用的鏡頭設計，例如用於極端紫外（EUV）光刻、深紫外（DUV）光刻和X射綫成像的係統。內容包括對像差的精細校正、高分辨率圖像捕獲的要求、以及如何根據具體應用選擇和優化光學元件。重點介紹瞭幾何光學和物理光學的先進建模技術，以及在設計過程中如何利用計算機輔助設計（CAD）和模擬軟件實現最優化的性能。 第二章：非球麵和衍射光學元件 本章深入探討瞭非球麵透鏡和衍射光學元件（DOE）的設計、製造和應用。非球麵透鏡能夠有效校正球差和其他像差，顯著提升成像質量，特彆是在緊湊型光學係統中。本章詳細介紹瞭非球麵的設計方法，包括多項式係數錶示法、NURBS麯綫建模，以及如何進行公差分析。對於衍射光學元件，本章闡述瞭其在光束整形、全息成像、分光和光束閤並等領域的潛力，並介紹瞭布拉格衍射、相位光柵和體積衍射光柵等不同類型的DOE，以及它們的設計原理和製造工藝，如電子束光刻和光刻。 第三章：光學元件的精密製造 精確製造是實現高性能光學元件的基礎。本章詳細介紹瞭多種先進的光學製造技術，包括超精密單點金剛石車削（SPDT）、磁流變拋光（CMP）、離子束拋光（IBP）以及飛點加工（FF）。針對不同的材料（如光學玻璃、熔融石英、紅外晶體和塑料）和元件形狀（球麵、非球麵、自由麯麵），本書提供瞭詳細的工藝參數、設備要求和質量控製方法。重點強調瞭如何達到亞納米級的錶麵粗糙度和納米級的錶麵形貌精度，以及在製造過程中如何進行實時監測和反饋控製。 第四章：光學元件的計量與檢驗 本章聚焦於光學元件的精確測量和質量評估方法。內容涵蓋瞭乾涉儀（如Zygo, Form Talysurf, UBM）、輪廓儀、原子力顯微鏡（AFM）以及光學散射測量等先進計量技術。本書詳細介紹瞭如何測量錶麵形貌、錶麵粗糙度、麯率半徑、傾斜度和錶麵缺陷，並討論瞭不同測量方法的適用範圍、優缺點以及誤差分析。此外，本章還介紹瞭光學傳遞函數（OTF）測量、點擴散函數（PSF）測量以及各種像差測試方法，為光學係統的性能評估提供量化依據。 第五章：光學塗層技術 光學塗層在控製光反射、透射、吸收以及保護光學錶麵方麵起著至關重要的作用。本章全麵介紹瞭各種先進的光學塗層技術，包括多層介質膜（如增透膜、高反射膜、帶通濾光膜）、金屬膜和電介質膜。詳細闡述瞭物理氣相沉積（PVD）技術，如真空蒸鍍（Evaporation）和濺射（Sputtering），以及化學氣相沉積（CVD）技術。本書討論瞭塗層的設計原理、材料選擇、膜層結構設計，以及如何通過控製工藝參數來獲得所需的 Optical Properties，例如在可見光、近紅外、中紅外和遠紅外波段的透過率、反射率和吸收率。 第六章：精密光學裝配與集成 高精度光學元件的性能需要通過精密的裝配來實現。本章深入探討瞭光學係統的裝配過程，包括元件的定位、對準、固定和粘接。重點介紹瞭各種裝配技術，如激光對準、光學夾具、精密螺紋、應力控製裝配以及真空粘接技術。本書強調瞭在裝配過程中如何最小化應力對光學性能的影響，以及如何進行公差分配和纍積誤差分析。同時，本章也涉及瞭光學係統的熱應力和振動對裝配精度的影響，以及相應的防護措施。 第七章：自由麯麵光學設計與製造 自由麯麵光學元件近年來在高性能光學係統設計中扮演著越來越重要的角色，能夠顯著提升係統性能並減小體積。本章詳細介紹瞭自由麯麵的設計方法，包括基於數學方程的錶示（如NURBS, Bezier麯麵）以及點雲數據驅動的設計。本書重點介紹瞭多種自由麯麵加工技術，如五軸聯動的CNC加工、磁流變加工（CMP）、超精密金剛石車削（SPDT）以及離子束加工（IBP）。同時，本章也詳細闡述瞭自由麯麵元件的檢測和計量技術，以及其在照明、成像和激光光學等領域的應用案例。 第八章：微納光學與超錶麵 本章介紹瞭微納光學器件和超錶麵的設計、製造和應用。微納光學器件利用微納米尺度的結構來調控光。本書涵蓋瞭微透鏡陣列（MLA）、衍射光柵、衍射光學元件（DOE）以及光子晶體等。超錶麵（Metasurfaces）是微納光學的一個重要分支，通過設計亞波長尺度的結構單元（metamaterials）來實現對光的幅度、相位和偏振的精確控製，例如實現平麵透鏡、全息圖和光束控製器。本章討論瞭微納光學和超錶麵的設計理論，包括電磁場模擬，以及使用電子束光刻、光刻和聚焦離子束（FIB）等製造技術。 第九章：光學係統在極端環境下的設計與可靠性 本章關注光學係統在極端工作環境下的設計和可靠性問題。內容包括瞭在高溫、低溫、高壓、真空、強輻射（如宇宙射綫、粒子束）、腐蝕性介質以及高振動和衝擊條件下的光學元件材料選擇、塗層設計、結構設計和封裝技術。本書詳細討論瞭材料的穩定性、光學性能隨溫度的變化、熱應力和機械應力的影響，以及如何進行加速壽命測試和可靠性評估，以確保光學係統在嚴苛條件下能夠長期穩定運行。 第十章：先進光學傳感與測量技術 本章探討瞭基於先進光學技術的傳感與測量方法。內容涵蓋瞭光譜測量、乾涉測量、偏振測量、光縴傳感以及激光雷達（LiDAR）等。重點介紹瞭如何利用光學原理實現對物理量（如溫度、壓力、位移、應力、濃度、磁場）的非接觸式、高精度測量。本章討論瞭傳感器的設計原理、材料選擇、信號處理以及在工業、醫療、環境監測和科學研究等領域的應用。 《光學手冊（第三版）捲IV：精密光學設計與製造》是一本集理論、技術和應用為一體的寶貴參考資料，為光學領域的研究人員和工程師提供瞭深入的指導和最新的知識，是推進光學技術發展的重要基石。

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作為一本厚達數捲的參考書，其跨學科的廣度令人贊嘆。我發現其中關於**大氣光學與遙感**的章節內容尤其詳實，詳細闡述瞭瑞利散射、米氏散射對可見光和紅外輻射傳播的影響，以及如何通過傅裏葉光學方法來校正大氣湍流引起的像差。對於從事**地基望遠鏡**或**光通信**研究的人員來說，這部分內容無疑是極其寶貴的理論基礎。不過，在涉及到**量子光學**的交叉領域時，我發現其敘述方式略顯傳統。例如，在介紹**糾纏光子源**的産生和測量時，書中更多地依賴於經典的電磁場理論來解釋，而對於基於**自發參量下轉換（SPDC）**的量子態純化和壓縮態光的深入討論，其專業性和深度，與當前量子信息科學領域的前沿文獻相比，稍顯滯後。雖然它為構建量子光學概念提供瞭堅實的基礎，但若讀者期待直接獲取用於設計量子實驗的最新參數和技術細節，可能會略感不足，更像是一部奠基性的教材而非實時更新的科技指南。

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這本書的排版風格帶著一種經典的學術氣息，字體選擇沉穩，注釋清晰，頁邊距設計閤理，方便讀者在空白處做筆記。我特彆留意瞭關於**激光物理**的那部分內容。它對**腔內模式理論**的講解極為透徹，從基模（TEM00）到高斯光束的傳播特性，再到不同腔形對輸齣光束質量的影響，敘述得環環相扣。作者巧妙地引入瞭**矩陣光學**的概念來處理光束在各種光學元件（如透鏡、反射鏡）中的變換，使得復雜的幾何光學問題得以代數化處理。然而，在深入探討**半導體激光器**時，我發現其對**量子效率**和**閾值電流密度**的討論，雖然準確，但似乎停留在上世紀末的經典模型層麵。對於當前主流的垂直腔麵發射激光器（VCSEL）以及其獨特的空間光束整形能力，書中缺乏足夠篇幅去剖析其背後的微腔諧振原理和溫度敏感性問題。希望在未來的修訂中，能增加更多關於半導體器件工作機理的現代視角，以匹配當前光電子集成領域的發展趨勢。

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我最近在研究**自由麯麵光學元件的設計與製造**，這也是我購買這套書的主要動機之一。第三版相對於前兩版的一個顯著進步，在於它收錄瞭大量關於**計算光學**和**像差理論**的最新進展。書中對**Zernike多項式**的展開及其在波前校正中的應用進行瞭非常細緻的數學推導，這對我優化復雜光學係統的像差控製大有裨益。但是，當我試圖尋找關於**增材製造（3D打印）在光學製造中應用**的章節時，我感到有些許失望。雖然提到瞭微納加工技術，但對於近年來發展迅猛的、能夠實現復雜內部結構的高精度光固化（SLA/DLP）製造工藝在製造高效率衍射光學元件（DOE）方麵的最新突破和實際案例介紹得較為簡略，更多的是偏嚮於傳統的研磨和拋光工藝的優化。這或許是由於這類製造技術發展速度過快，書籍齣版周期難以完全跟上的緣故。即便如此，書中關於**光學係統公差分析**的部分，提供瞭非常實用的濛特卡洛模擬方法，教會我們如何量化製造誤差對係統性能的影響，這對於將實驗室成果轉化為可量産産品的工程師來說，是無價的指導。

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這本書的裝幀和印刷質量確實令人印象深刻，硬殼封麵堅固耐用，紙張的質感也相當不錯，拿在手裏沉甸甸的，有一種專業工具書的厚重感。我特意翻閱瞭幾頁關於**偏振光學**的部分，圖錶的清晰度和分辨率都達到瞭極高的標準，即便是復雜的Jones矩陣和Mueller矩陣的推導過程，配閤詳盡的插圖說明，也顯得邏輯清晰，便於理解。尤其欣賞的是，作者在介紹新興技術如**超材料光學**時，沒有僅僅停留在理論層麵，而是深入探討瞭其實際應用，比如負摺射率的實現機製和在隱身技術中的潛力。不過，我發現書中對**非綫性光學**的討論，雖然涵蓋瞭基本的倍頻和和頻生成，但在探討高階非綫性效應，比如自相位調製和交叉相位調製在超快激光脈衝展寬中的具體應用細節時，深度似乎略顯不足，更像是一個概述，對於希望深入研究這些前沿課題的讀者來說，可能需要查閱更專業的文獻補充。整體而言，作為一本全麵的光學手冊，它在基礎理論的係統性和對現代光學分支的覆蓋麵上做得非常齣色，是一套值得擁有的參考資料，尤其適閤作為工程和物理專業學生的案頭必備書。

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這本書的索引係統設計得非常人性化，查找特定術語或公式齣處極為方便，這對於經常需要快速迴顧某個細節的科研工作者來說至關重要。我仔細研究瞭**薄膜光學**那一捲的內容，對**多層介質膜的反射與透射計算**的矩陣方法進行瞭驗證。書中提供的公式推導詳盡無遺，特彆是對於**增透膜**和**高反射鏡**設計中的最佳層厚確定過程，步驟清晰，便於手工計算和程序驗證。然而，當我搜索關於**等離子體激元光學（Plasmonics）**的相關內容時，發現這部分內容幾乎沒有被收錄。考慮到當前納米光子學研究的爆發性增長，特彆是錶麵等離子體共振（SPR）在生物傳感和亞波長光限製中的關鍵作用，一本現代光學手冊如果缺少對金屬納米結構中電子集體振蕩的電磁響應的係統性闡述，無疑是一個明顯的缺口。希望未來增補的版本能夠涵蓋從理論建模到實際納米結構（如光柵、孔陣列）設計的全貌，以使其真正成為覆蓋光學全領域的權威參考。

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