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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:田华袁振东赵明忠何云…[等]赵明忠何云

出品人:

页数:219

译者:

出版时间:2005-1

价格:16.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560614816

丛书系列:

图书标签:

• 电子测量
• 测量技术
• 电子技术
• 仪器仪表
• 电路分析
• 信号处理
• 传感器
• 自动化
• 实验教学
• 通信测试

现代光学系统设计与分析 图书简介 本书系统地阐述了现代光学系统从理论基础到工程实践的各个关键环节。它不仅为光学工程领域的初学者提供了坚实的理论框架，同时也为资深工程师在复杂系统设计中提供了深入的技术参考和解决方案。全书内容深度与广度兼备，力求在严谨的数学推导与直观的物理图像之间取得完美的平衡。 第一部分：光学基础与成像理论的再认识 本部分聚焦于光学系统的基石——几何光学和物理光学原理的现代化解读与应用。 第一章：光的波动性与几何光学基础的融合 本章首先回顾了光的电磁波本质，并以此为基础，深入探讨了惠更斯-菲涅耳原理、光线传播的费马原理在现代光路追迹中的核心地位。重点阐述了如何将光线追迹法与严格的波动光学理论相结合，以处理非理想光学系统中的像差问题。详细介绍了光瞳、入瞳、出瞳的概念及其对系统视场和能量传输效率的影响。此外，本章还引入了现代光学设计软件中的光线追迹算法的数值实现原理，为后续的优化设计打下基础。 第二章：线性光学系统中的像差理论 本章深入剖析了成像质量的决定性因素——像差。我们不再停留在传统的五大经典像差（球差、彗差、像散、场曲、色差）的定性描述，而是采用基于惠特尼（Wegstein）和吉尔金斯（Glatman）的像差函数展开方法，从数学上精确量化了不同阶次的像差。详细阐述了如何利用Zernike多项式对系统像差进行正交分解和量化分析，并讨论了轴上和轴外像差的差异性校正策略。对于复合同轴系统的色差校正，本章提供了不同类型消色差和复消色差系统的设计准则和材料选择考量。 第三部分：物理光学与图像形成分析 本部分将焦点从光线过渡到波前，探讨了系统对光波的具体调制作用。 第三章：衍射、傅里叶光学与系统调制传递函数 (MTF) 本章是理解现代光学系统性能的关键。我们从夫琅禾费衍射理论出发，系统阐述了傅里叶光学在成像过程中的应用，特别是将光学系统视为一个线性空间不变（LSI）系统。详细推导了系统的点扩散函数（PSF）和线扩散函数（LSF），并着重讲解了调制传递函数（MTF）作为系统性能黄金标准的计算方法和意义。本章还涵盖了有限孔径对成像质量的影响，如光瞳函数（Pupil Function）对MTF的调制作用，以及如何通过优化系统结构来提升高空间频率下的MTF表现。 第四章：非球面与自由曲面在像差校正中的应用 面对高分辨率、大视场的系统需求，传统球面设计已无法满足要求。本章系统介绍了非球面和自由曲面的数学描述，包括典型的二次、三次非球面方程以及更通用的NURBS（非均匀有理B样条）曲面定义。重点阐述了利用自由曲面进行多维度像差校正的优化策略，如利用曲面梯度信息进行波前优化。本章还探讨了自由曲面加工与检测的挑战及其在先进系统（如抬头显示HUD、大规模集成光学模块）中的应用案例。 第三部分：先进光学系统设计与工程实践 本部分将理论应用于实际工程问题，涵盖了特定类型光学系统的设计方法和关键技术。 第五章：变焦与自适应光学系统设计 针对需要改变焦距或对环境扰动进行实时补偿的系统，本章提供了详细的设计方法。变焦系统设计部分，重点分析了恒焦距变倍（Zoom）系统的机械补偿原理和光学组的相对运动规律，并讨论了变焦过程中像面位置的精确控制技术。自适应光学（AO）部分，则详细介绍了波前传感器（如Shack-Hartmann）的工作原理、变形镜（DM）的驱动控制策略，以及闭环控制系统的实时补偿算法，特别关注其在天文观测和生物成像领域的应用。 第六章：微纳光学与集成化技术 本章面向下一代光学设备的小型化和功能集成趋势。详细介绍了微透镜阵列（MLA）的设计与排布，其在光场成像和计算成像中的作用。对衍射光学元件（DOE）的原理、光栅方程、以及如何通过相位型和幅度型DOE实现复杂的光束整形和分束进行了深入讨论。此外，本章还探讨了将光学元件集成到光子芯片平台上的关键技术，如光刻、离子束刻蚀以及键合技术。 第七章：光学系统公差分析与可制造性评估 一个优秀的设计必须是可制造和可装配的。本章侧重于将理论性能转化为实际可达到的指标。详细讲解了敏感性分析（Sensitivity Analysis）方法，如何评估单个元件制造误差和装配偏差对系统MTF和关键像差的影响。本章引入了蒙特卡洛模拟方法来评估公差的概率分布特性，并提出了优化公差分配的策略，确保系统在批量生产中的良率和可靠性。内容覆盖了热力学效应（如热膨胀）对精密光机结构稳定性的影响。 结语 本书力求成为光学设计人员手中不可或缺的工具书，通过深入的理论剖析和丰富的工程案例，引导读者掌握设计高精度、高性能现代光学系统的核心能力。

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我一直都在寻找一本能够真正深入浅出讲解某一特定技术领域的权威参考书，这本书无疑达到了我的预期，甚至超出了我的想象。它的深度足以满足资深工程师进行理论复核和技术深挖的需求，同时其详尽的案例分析和步骤分解，又使得我们团队里的新人能够迅速上手，避免了在实际操作中走弯路。我特别欣赏作者在处理一些经典算法和前沿技术交叉点时的独到见解，他没有满足于停留在表面的介绍，而是深入到数学模型和物理基础层面进行剖析，这一点对于追求极致精度的专业人士来说是无可替代的价值所在。例如，书中关于信号处理那一章节的论述，逻辑严密，层层递进，我甚至为此调整了我们部门正在进行的一个关键项目的测试流程，效果立竿见影。这本书的语言风格是那种沉稳、精准、不带任何多余修饰的学术语言，这让我倍感信赖。它更像是一位经验丰富的大师在耳边耐心指导，而不是冰冷的教科书，读完后感觉自己的思维模式都被潜移默化地优化了。

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这本书的编排结构简直是一部艺术品。它不是简单地把知识点堆砌起来，而是构建了一个从基础概念到复杂系统集成的完整认知路径。初期的几章着重于打牢根基，对基本原理的阐述深入浅出，即便是跨专业背景的读者也能轻松跟上。随着章节深入，难度梯度非常平滑，比如在讨论到某一种复杂仪器的工作流程时，作者会巧妙地引用前面章节已经介绍过的某个核心定律作为支撑，这种前后呼应的设计，让读者在不知不觉中就完成了知识的串联，而不是孤立地记忆碎片信息。我注意到，这本书在引用外部资料和参考文献方面做得非常严谨，每一处关键性的论断都有据可查，这无疑提升了本书在学术圈内的可信度。而且，这本书的附录部分也十分慷慨，提供了大量的实用图表和速查数据，这在项目紧急攻关时简直是救命稻草。我感觉这本书的价值远超其定价，它更像是一份需要长期伴随的案头工具书。

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我尝试过好几本该领域的专业书籍，但往往读完第一遍后，合上书本就感觉知识点像沙子一样流走了，需要反复翻阅才能找回感觉。这本书却完全不同，它的叙事逻辑非常强悍，有一种引导你“思考”的魔力。作者在描述每一个技术难点时，似乎都在引导读者去探究“为什么会这样”，而不是仅仅告诉“它就是这样”。这种启发式的写作风格，使得书中的内容不仅仅被“阅读”了，更是被“吸收”和“内化”了。我特别喜欢书中穿插的一些历史回顾和技术演进的片段，这些小插曲不仅丰富了阅读的趣味性，更重要的是，它们帮助我理解了当前技术规范形成的来龙去脉，从而在应用时能做出更具前瞻性的判断。这本书的排版在保持专业度的同时，也顾及到了阅读的舒适度，字体大小和行间距都经过了精心设计。它不是一本能让你一口气读完的书，而是一本需要你停下来，细细品味，时常拿起笔在空白处做批注，然后深入思考的宝典。我已经把它放在了我的工具书架最显眼的位置，准备随时取阅。

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这本书的封面设计得非常有吸引力，色彩搭配大胆而富有科技感，蓝色的主色调很容易让人联想到精密仪器和严谨的科学态度。刚拿到手的时候，我立刻被它那种厚重而扎实的感觉所吸引，感觉里面蕴含着大量的真知灼见。我原本对这个领域只是略有涉猎，但这本书的排版非常清晰，章节之间的逻辑过渡自然流畅，即便是初学者也能很快找到阅读的节奏。作者似乎深谙如何将复杂的理论以直观易懂的方式呈现出来，图文并茂的讲解方式，尤其是一些手绘的示意图，比生硬的照片更能让人理解设备的工作原理。我花了好几天时间沉浸其中，感觉自己的知识结构正在被一点点地夯实，那种豁然开朗的体验真是太棒了。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一本实用的操作指南，字里行间都透露着作者丰富的实践经验。这本书的装帧质量也很高，纸张的触感细腻，印刷清晰，即便是长时间阅读眼睛也不会感到疲劳，这对于需要反复查阅的专业书籍来说至关重要。总而言之，从视觉到内容的构建，这本书都体现出极高的专业水准和对读者的尊重。

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说实话，当我第一次翻开这本书时，内心是抱着一丝怀疑的，因为市面上同类书籍往往要么过于理论化导致无法应用，要么过于偏重实践而缺乏理论支撑。然而，这本书却奇迹般地找到了一个完美的平衡点。它没有回避那些令人头疼的数学推导，但同时，每一个复杂的公式后面，作者都会立刻提供一个清晰的、与实际应用场景紧密相关的解释，这种“理论先行，实践落地”的叙事方式极大地降低了阅读门槛。我尤其喜欢其中关于误差分析和不确定度评定的那部分内容，写得极其细致和富有条理，它教会我的不仅仅是如何计算，更重要的是如何科学地看待和对待测量结果中的“不完美性”。这本书对于工程伦理和标准规范的提及也恰到好处，提醒着我们在追求技术突破的同时，不能忘记行业规范的重要性。每一次合上书本，我总感觉自己对整个技术栈的认知都有了一个更高维度的提升，它真的帮助我建立起了一个更加完整和系统的知识体系框架。

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