Handbook of Optical Components and Engineering

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出版者:John Wiley & Sons Inc
作者:Chang, Kai 编
出品人:
页数:1400
译者:
出版时间:2003-10
价格:2879.00 元
装帧:HRD
isbn号码:9780471390558
丛书系列:
图书标签:
  • 光学元件
  • 光学工程
  • 光学设计
  • 光系统
  • 光学仪器
  • 光电子
  • 精密光学
  • 光学制造
  • 激光
  • 光学薄膜
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具体描述

The most comprehensive treatment to appear in book form. Covers all important components in optical technology. Provides a wealth of essential principles, methods, design information and references for today's complex and rapidly changing field of optical engineering. The handbook editor is a well-known researcher, author, journal and book editor. Contributors are all leading researchers and practitioners.

《现代光学系统设计与应用》 本书简介 本书旨在为光学工程领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面而深入的指南,涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛内容。我们着重于现代光学系统在信息技术、生物医学成像、遥感以及精密制造等关键领域的设计、分析与实施。本书的结构精心设计,旨在平衡理论的严谨性与工程实践的需求,确保读者不仅理解光学现象的本质,还能掌握解决实际工程问题的工具和方法。 第一部分:光学基础与波光学原理 本部分回顾并深化了经典光学的基础知识,为后续复杂系统的分析奠定坚实的基础。我们首先详细阐述了电磁波在介质中的传播特性,特别是各向异性介质中的光场分布。随后,重点讨论了傅里叶光学在系统分析中的核心作用,包括光场传输的角谱法、菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的精确建模。 在波光学部分,我们深入探讨了光的偏振态及其演化,涵盖了琼斯矩阵和穆勒矩阵在描述复杂偏振现象中的应用,并特别关注了自然光和部分相干光束的表征。此外,本书对光学元件的设计原理进行了详尽的论述,包括精密平面、球面、非球面以及自由曲面的设计准则,强调了公差分析在确保系统可制造性中的关键作用。 第二部分:成像系统设计与像差理论 成像系统是现代光学工程的核心。本部分系统地介绍了成像系统的基本参数,如数值孔径、视场角、放大率和焦距。我们用严谨的数学工具解析了傍轴光学,并引入了惠更斯瞳函数和光学传递函数(OTF)来量化系统的成像质量。 像差理论是理解和校正系统缺陷的关键。本书对几何像差进行了详尽的分类和分析,包括球差、彗差、像散、场曲和色差。我们不仅阐述了像差的几何来源,还深入探讨了如何通过优化自由曲面和使用复合镜组来有效抑制这些像差。对于复杂的离轴成像系统,本书提供了详细的像差系数计算方法和优化策略。 第三部分:先进光学元件与结构 随着纳米技术和材料科学的发展,新型光学元件极大地拓展了光学系统的设计空间。本部分专注于这些前沿技术。 衍射光学元件(DOE): 详细介绍了衍射光栅、相位板和全息元件的原理与设计。重点讨论了微纳加工技术在实现复杂相位分布上的挑战与机遇。 超表面(Metasurfaces): 这是一个快速发展的领域。我们探讨了基于亚波长结构实现对光的振幅、相位和偏振进行局部调控的物理机制。本书提供了设计具有特定功能的超表面(如扁平透镜、波片)的实用指南,并讨论了其与传统元件的性能对比。 梯度折射率(GRIN)光学: 介绍了GRIN元件的物理模型,包括轴对称和非轴对称梯度分布。重点分析了GRIN透镜在光纤通信和微型成像系统中的应用优势。 第四部分:光学系统集成与测试 一个成功的光学系统不仅依赖于优良的设计,还依赖于精确的装配和严格的测试。本部分关注工程实践中的关键环节。 机械设计与公差分析: 深入探讨了光学机械设计的基本原则,如何将光学元件可靠、稳定地集成到系统中。我们详细阐述了灵敏度分析和蒙特卡洛分析在评估装配公差对系统性能影响中的应用,强调了建立稳健的公差预算的重要性。 光学测量与表征: 系统介绍了用于评估光学元件和系统性能的各种测试技术。这包括干涉测量法在表面形貌和波前误差检测中的应用,调制传递函数(MTF/OTF)测量,以及光谱辐射测量标准。我们特别关注了现代光学测试系统(如Hartmann-Shack传感器)的工作原理和数据解读。 第五部分:特定应用的高级光学系统 本部分将前述理论应用于几个重要的工程领域,展示现代光学设计的实用价值。 激光系统与光束整形: 探讨了激光器的基本结构、腔设计以及不同类型的激光(如固体激光器、半导体激光器)的特性。重点分析了光束质量(M²因子)的测量与改善,以及如何利用光学系统对高斯光束进行整形、压缩和传输。 显微成像技术: 涵盖了从传统宽场显微镜到衍射极限分辨率的突破,如受激发射损耗(STED)和结构光照明(SIM)等超分辨成像技术。我们分析了这些技术背后的光学原理和数据重建算法。 光机集成与环境适应性: 讨论了在极端工作环境下(如高温、振动、真空)光学系统如何保持性能稳定的工程挑战。内容涵盖了热光效应分析和主动光学补偿技术。 本书内容丰富,逻辑清晰,旨在培养读者从理论到实践的全面能力,是光学工程师和研究人员不可或缺的参考书。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本《Handbook of Optical Components and Engineering》着实让我这个光学新手大开眼界。初翻阅时,我抱着“大概看看”的心态,没想到,书中的内容深度和广度完全超出了我的预期。它不像很多教科书那样干巴巴地罗列公式,而是用一种非常贴近工程实践的视角来探讨光学系统的构建。特别是关于**精密光学元件的加工误差与对系统性能影响**这一章节,作者详尽地分析了从研磨、抛光到镀膜各个环节可能出现的缺陷,并且提供了量化的评估标准。我尤其欣赏它对**公差分析**的讲解,那不是停留在理论层面,而是提供了实际的案例,比如在设计一个远心镜头组时,如何平衡元件的厚度公差、装配间隙和最终的像差控制。对于我们这些需要将设计图纸转化为实际产品的工程师来说,这种实操性极强的指导简直是雪中送炭。此外,书中对**非球面透镜设计**的介绍,也比我之前读过的任何资料都要深入,它不仅介绍了优化算法,更深入剖析了不同优化目标的权重设置对最终产品性能曲线的影响,这对于追求极致性能的研发人员来说,价值不可估量。这本书无疑是我的工具箱里不可或缺的一本“工程圣经”。

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作为一位拥有多年光学设计经验的资深专家,我习惯于从系统架构的角度审视每一个技术细节。《Handbook of Optical Components and Engineering》这本书,给我带来的最大启发在于其**整体论证的逻辑性和前瞻性**。它没有陷入对某一特定元件的细节纠缠,而是聚焦于“如何将所有元件有机地整合为一个稳定、高效的系统”。书中对**光学系统中的非光学因素耦合**(如电磁干扰对敏感元件的影响、结构振动如何转化为光学畸变)的讨论,展示了一种跨学科的工程思维。特别是关于**可制造性设计(DfM)**的章节,它不只是停留在“好设计就要易制造”的口号上,而是具体给出了如何通过调整公差链、选择合适的装配接口来最大化良率的决策树。这本书的语句风格沉稳而有力,论述精炼,没有丝毫水分,每一个公式、每一个图表背后似乎都蕴含着无数次的失败和修正。它更像是一份跨越了几代光学工程师心血结晶的“行业契约”,指导着我们如何构建未来世代的光学系统。

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对于初入科研领域的博士生来说,选择合适的参考书至关重要,它决定了你对一个领域理解的深度和边界。《Handbook of Optical Components and Engineering》在这方面做得极为出色,它平衡了理论的严谨性与应用的直观性。我的导师推荐我阅读其中关于**新型光学薄膜技术**的部分,我发现作者不仅仅介绍了传统的介质膜,还对AI辅助设计的增材制造光学元件的结构特性进行了前瞻性的讨论。书中对**散射测量和表征方法**的讲解也极具价值,它清晰地阐述了不同散射模型(如BRDF、TIS)在不同测量场景下的适用性,并给出了标准的测量流程规范,避免了我们在实验中因为表征方法选择错误而导致的错误结论。另一个让我印象深刻的是,它对于**光学元件的表面清洁和无尘室操作标准**的细致描述,这些看似基础但极其关键的细节,往往是影响高功率激光系统性能的关键因素。这本书成功地将基础物理定律与最前沿的工程挑战连接起来,提供了一个清晰的知识地图。

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我是一名资深的光学系统集成工程师,手里经手的项目大多是高精度的测量设备,对可靠性和稳定性要求到了苛刻的地步。坦白说,市面上大部分声称是“工程手册”的书,读起来更像是概念的堆砌。然而,拿到《Handbook of Optical Components and Engineering》后,我立刻感受到了它的不同寻常。它似乎是为我们这种“实干家”量身定做的。最让我赞叹的是它对**光学装配工艺的系统性论述**。书中详细对比了粘接、压装、螺纹锁紧等不同装配方式在抗冲击、抗热形变方面的优劣,并配有大量的实测数据图表,这对于避免项目延期和返工至关重要。更有甚者,它对**光机系统热稳定性的分析**做得非常透彻,涉及到了材料的热膨胀系数匹配、应力分析软件的应用接口等方面,这在以往的参考资料中是极少被如此深入探讨的。读完相关章节后,我们团队立即调整了某高精度平台的温控策略,实际效果立竿见影,振动噪声降低了近15%。这本书,与其说是一本手册,不如说是一本浓缩了数十年行业经验的**“踩坑指南”**。

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我长期从事光学仪器的质量控制和供应商审核工作,对行业标准和规范有着近乎偏执的关注。《Handbook of Optical Components and Engineering》简直是我的“质量审核词典”。它对**光学元件的质量等级划分**,特别是针对不同应用场景(如可见光、红外、紫外)的验收标准,进行了极细致的梳理,并引用了多个国际标准编号作为佐证。书中对**光学玻璃的应力双折射评估**、**光学塑料的耐候性测试**等环节的描述,都带有强烈的“标准制定者”的视角,非常专业和权威。更让我惊喜的是,书中包含了一章专门讨论**光学系统在极端环境下的性能衰减模型**,例如高湿度、高真空、剧烈温度循环对胶合界面的影响分析,这对于航空航天和深海探测项目的设计方至关重要。这本书的详尽程度,使得任何试图在质量上偷工减料的供应商都无所遁形,是提高整个供应链质量的有力工具。

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