Introduction to Optical Testing (Tutorial Texts in Optical Engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:SPIE-International Society for Optical Engine

作者:Joseph M. Geary

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993-10

价格:USD 48.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819413772

丛书系列:

图书标签:

• 光学测试
• 光学工程
• 教程
• 光学仪器
• 光度学
• 干涉学
• 衍射学
• 偏振学
• 光学测量
• 光学原理

现代光学系统设计与性能评估：原理、方法与应用 本书聚焦于复杂光学系统的设计、优化、制造公差分析以及最终的性能评估，旨在为光学工程师、系统架构师和高级研究人员提供一套全面且实用的指导框架。它避开了基础的光学理论复述，直接深入到现代工程实践中最具挑战性的环节，特别强调了从理论模型到实际可制造产品的转化过程。 --- 第一部分：高级光学系统设计与建模 本部分旨在建立对现代高分辨率、高性能光学系统所需设计范式的深刻理解。我们假设读者已熟练掌握基础的几何光学和物理光学原理。 第 1 章：非球面与自由曲面光学元件的设计策略 本章深入探讨了如何超越传统的球面和简单柱面设计来解决复杂的光学校正问题。 非球面像差校正的深度优化： 详细分析了高阶非球面系数（如Q型、Zernike系数）对系统性能（如场曲、畸变和彗差）的精细控制。重点讨论了在有限视野角下，如何平衡制造难度与性能增益的“甜点”选择。 自由曲面光学的导入与建模： 介绍了点阵采样（Point-by-Point）法、参数化（Parametric）法以及基于波前梯度的设计方法在离轴系统和紧凑型光束整形中的应用。讨论了如XY多项式、倾斜平移（TT）面以及扩展的Q-Type表面在实际商业软件中的实现细节与局限性。 折射率分布与梯度折射率（GRIN）光学： 探讨了GRIN透镜在消色差和轴外像差校正中的潜力，尤其关注抛物线和抛物线-球形变种的构建，以及其对超轻量化系统的影响。 第 2 章：多通道、多波长系统的集成设计 本章关注在单个系统中集成多种功能（如多通道成像、偏振敏感性、多光谱采集）所面临的设计挑战。 高级消色差技术： 超越经典的双胶合消色差方案，深入研究了基于材料色散特性匹配（如APOCHROMATIC和Superachromatic设计）的先进技术。讨论了使用非常规玻璃（如硫系玻璃、氟化物玻璃）和光学涂层来扩展光谱带宽的优化流程。 偏振效应的建模与控制： 详细阐述了双折射、应力双折射（Stress Birefringence）以及薄膜堆栈对偏振态的耦合影响。介绍了如何通过应力分析和特殊元件（如波片、偏振棱镜）的优化布局来维持或控制特定偏振状态，这对于激光系统和高精度传感至关重要。 系统级公差分配的贝叶斯方法： 介绍了基于贝叶斯统计的公差分析，它允许在设计初期就根据供应商的能力和历史数据对公差进行更合理的预分配，而不是仅仅依赖传统的RMS或3-Sigma方法。 第二部分：制造可行性与系统集成 本部分将理论设计转化为可制造、可装配、可验证的工程实体。 第 3 章：光学元件的制造公差与装配误差分析 本章是连接设计与实际生产的关键桥梁。 公差敏感性分析（Tolerance Sensitivity Analysis）： 探讨了如何通过灵敏度矩阵（Sensitivity Matrix）精确量化每个制造或装配参数对系统MTF（调制传递函数）或RMS波前误差的影响。重点讨论了基于蒙特卡洛模拟的高级敏感性筛选过程，以确定关键控制点。 表面精度与表面粗糙度的影响解耦： 分析了表面形貌误差（由制造引入的误差，如PV、RMS）与装配误差（如倾斜、平移）对最终成像质量的叠加效应。特别关注了在深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光刻应用中，表面粗糙度对散射损失的定量评估。 机械结构对光学性能的耦合效应（Mechatronic Coupling）： 讨论了热载荷、振动和气压变化如何通过机械支架和粘合剂影响镜片的位置和形变。介绍了有限元分析（FEA）与光学设计软件的集成流程，用于预测在实际工作环境下的离焦量和表面形变。 第 4 章：先进镀膜技术与表面处理工程 本章关注如何通过表面工程来赋予光学元件所需的光谱响应和耐用性。 宽带与高损伤阈值（HT）镀膜设计： 深入分析了多层介质膜在多个波段实现高透射率或高反射率的设计技术，包括角控膜和梯度折射率膜的应用。讨论了激光系统对镀膜损伤阈值的严格要求，以及如何通过优化层结构和材料界面来提高抗激光损伤能力。 非均质表面处理与功能化涂层： 探讨了用于光束整形、偏振控制或减反射的特殊涂层（如等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的薄膜）。分析了涂层应力如何导致薄膜分层或基底弯曲的风险。 环境耐久性与老化测试协议： 介绍了MIL-SPEC标准之外的，针对现代高精度光学元件的加速老化测试方法，包括高湿度、高强度紫外辐照以及温度循环对镀膜稳定性的影响评估。 第三部分：性能验证与测试方案制定 本部分侧重于如何设计严谨的测试流程，以量化系统的实际性能是否满足设计指标。 第 5 章：离线与在线性能测试方案的构建 本章重点讨论了如何选择和实施最适合特定系统（如遥感、生物医疗、半导体设备）的测试方法。 波前测量与像差重构： 详细介绍了基于Shack-Hartmann（SH）传感器、相位检索算法（如Shearography）和干涉仪在不同工作距离下的应用优势与局限。讨论了如何从实际测量的波前数据中反演出导致性能下降的具体系统误差源。 调制传递函数（MTF）的现场测量与溯源： 介绍了扫描狭缝法、自准直测试以及对目标函数的特定编码（如数字目标或傅里叶平面分析）来精确获取系统MTF的方法。重点讨论了如何消除测试设备自身的误差对测量结果的影响（“去卷积”）。 系统级（End-to-End）性能验证： 针对复杂的系统（如高功率激光指向系统或成像光谱仪），讨论了构建模拟真实工作环境的测试台架。这包括对大气扰动、噪声源（散粒噪声、读取噪声）以及运动模糊的定量复现。 第 6 章：数据分析、报告与闭环优化 本章关注测试数据的解释和设计迭代的流程。 误差预算的实际更新与闭环反馈： 阐述了测试结果如何用于修正初始的误差预算模型。描述了如何根据实际测试中发现的、设计阶段未考虑到的系统非线性项（如热漂移的二次项）来调整设计参数。 高维参数空间的优化搜索： 探讨了在系统集成过程中，如何利用梯度下降法、模拟退火或遗传算法来同时优化多个相互耦合的调整参数（如镜面倾斜、元件间距），以达到系统最佳性能点。 可追溯性与文档标准： 强调了从设计输入、模型版本、组件批次到最终测试报告之间的完整可追溯性链条的建立，这是确保高可靠性产品交付的关键工程要求。 --- 本书不包含任何关于光学测试基础理论（如光线的定义、透镜成像基础、基础的干涉原理介绍）的冗余内容。它是一本面向经验丰富的工程师，旨在解决真实世界中复杂光学系统从“设计蓝图”到“高精度交付”过程中所面临的深层次工程难题的实践手册。

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这本书的排版和图文质量简直是教科书级别的典范，这对于需要长时间阅读技术书籍的人来说，太重要了。印刷清晰，图表设计精良，那些复杂的几何光学和物理光学原理图，都做到了线条锐利，标注明确，让人在阅读时很少出现因看不清图而需要反复回溯的沮丧感。我尤其喜欢作者在解释一些抽象概念时所使用的类比手法，它们非常巧妙地将抽象的数学描述转化为了读者可以直观理解的物理图像。这使得原本可能枯燥的章节变得生动起来。从装订来看，这本书的质量也相当扎实，即便是经常翻阅和在桌面上平铺展开，也丝毫没有松垮的迹象。对于需要经常在书本上做笔记、划重点的读者来说，这种高质量的装订和纸张都是保证学习效率的重要保障。这不仅仅是一本工具书，更像是一份精心制作的工艺品。

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说实话，我拿到这本书的时候，心里还有点忐忑，毕竟“Tutorial Texts in Optical Engineering”这个系列听起来就挺硬核的。但实际翻阅下来，我发现它真正做到了“导论”的精髓。它对实验方法的介绍非常详尽，几乎就像是手把手地带着你走进实验室一样。很多教科书往往只描述“是什么”，而这本书更侧重于“怎么做”和“为什么这样做”。比如，在描述干涉仪的校准过程时，它不仅列出了步骤，还深入探讨了每一步操作对最终测量结果可能产生的影响，这一点对于工程实践者来说至关重要。而且，书中穿插了大量的案例分析，这些案例并非教科书式的理想情况，而是贴近真实世界中遇到的各种复杂问题。我个人觉得，如果你正在从事光学元件的质量控制或者系统集成工作，这本书里的经验总结绝对是无价之宝。它教会我的不仅仅是理论，更是一种系统性的、解决实际问题的思维框架。

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这本书给我最大的感受是它对测试技术发展脉络的洞察力。虽然它是一本基础教材，但它对现代光学测试技术的发展趋势把握得相当到位。在介绍传统测试方法的同时，它并未忽视像自适应光学或者计算成像这样新兴领域对传统测试方法提出的挑战和融合的可能性。这种前瞻性使得这本书的“保质期”相对更长，它不会因为技术的快速迭代而显得过时。阅读过程中，我能感受到作者在努力平衡经典理论的深度与现代应用广度。它教会我如何利用经典原理去理解和应对新出现的测试难题。总而言之，这本书的价值在于，它不仅是理解光学测试“现状”的钥匙，更是预测其“未来方向”的指南针。对于希望站在光学工程前沿的工程师和研究人员来说，这本导论是建立稳固知识体系的必经之路。

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坦白讲，我对很多技术书籍的“教程”部分的实用性持保留态度，但《光学测试导论》在这方面表现出了惊人的诚意。它不仅仅停留在理论推导的层面，而是深入挖掘了测试系统设计的核心要素。例如，在讨论误差分析和不确定度评估时，作者给出的方法论非常严谨且具有可操作性。书中详细讲解了如何量化来自光源、探测器以及环境因素的系统误差和随机误差，这在实际的研发工作中是决定项目成败的关键环节。我发现自己过去在做测试报告时常常忽略的一些细节，在这本书里得到了非常明确的指导。它引导读者建立起一种“对结果负责”的科学态度，即任何一个测量数据都必须附带着对其准确性的清晰说明。对于未来打算从事计量学或精密光学测量的专业人士来说，这本书提供的不仅是知识，更是一种职业规范的养成。

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这本《光学测试导论》的阅读体验真是令人印象深刻，尤其是在我对光学基础知识还不是特别扎实的情况下。这本书在内容的编排上非常注重逻辑性和层层递进的感觉，它不是那种上来就丢给你一堆复杂的数学公式的书。相反，作者似乎非常理解初学者的困境，从最基本的概念入手，比如光的性质、干涉和衍射的原理，都用非常清晰的图示和通俗的语言进行了阐述。我特别欣赏的是它对不同测试方法的引入方式，它们不是孤立存在的，而是围绕着一个核心目标——如何准确地测量光学系统的性能展开的。例如，在讲解傅里叶变换在光学成像中的作用时，它没有直接跳到复杂的数学推导，而是通过一个非常形象的例子，让我体会到为什么傅里叶光学是理解成像质量的关键。这本书的深度和广度把握得恰到好处，既能满足希望建立扎实理论基础的读者，也能为后续深入研究相关领域打下坚实的基础。对于任何想系统性学习光学测试的人来说，这绝对是一本不可多得的入门级宝典。

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