具体描述
微电路国家标准汇编：基础及测试方法卷，ISBN：9787506648011，作者：中国标准出版社第四编辑室
现代光学工程导论 本书概述： 《现代光学工程导论》旨在为读者提供一个全面而深入的现代光学工程领域基础知识框架。本书紧密围绕当代光学技术的前沿发展，系统阐述了从基础光学原理到复杂光学系统设计与应用的完整链条。内容涵盖了经典几何光学、波动光学的基础理论，以及衍射光学、激光物理、光纤光学、非线性光学等现代光学核心分支。特别强调了将理论知识转化为实际工程应用的能力，为从事光学仪器设计、光电子技术开发、信息光子学研究的工程师、科研人员和高年级学生提供坚实的理论基石和实用的设计指导。 第一部分：基础光学原理与建模 第一章：光的本性与几何光学基础 本章首先探讨光的本质，从电磁波理论角度阐述光的传播特性。详细介绍了光的产生、吸收、散射等基本现象。随后深入几何光学领域，系统讲解光的折射、反射定律，以及光学成像的基本原理。重点分析了球面和非球面反射镜、透镜的成像特性，如像差理论——包括球差、彗差、像散、场曲和色差。通过引入光线追迹矩阵（Ray Transfer Matrix）方法，教授读者如何利用矩阵代数对复杂的光路系统进行精确的数学建模和分析。本章通过大量的工程实例，如显微镜、望远镜系统的基本结构，巩固理论知识的应用。 第二章：波动光学与傅里叶光学 本章将视角从光线提升至光波，深入探讨光的波动性。详细阐述了光的干涉和衍射现象，包括杨氏双缝干涉、薄膜干涉，以及夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的具体数学描述。着重讲解了傅里叶光学理论，指出透镜系统在空间频率域对像的调制作用。通过傅里叶变换的视角重新审视光学成像过程，阐述了光学系统的点扩散函数（PSF）、线扩散函数（LSF）和调制传递函数（MTF）的概念及其在评估成像质量中的关键作用。此外，本章还涉及了偏振光的理论、琼斯矩阵和斯托克斯参量等内容。 第二部分：现代光学核心技术 第三章：激光原理与技术 激光作为现代光电子技术的核心光源，在本章得到详尽的论述。系统介绍了受激辐射的基本概念、粒子数反转的实现、激光器的基本结构（增益介质、谐振腔、泵浦源）。深入分析了不同类型的激光器（如气体激光器、固体激光器、半导体激光器）的工作特性、输出功率和光束质量。重点讲解了激光腔模理论、频率锁定技术以及激光的安全使用规范。本章还涵盖了激光在材料加工、精密测量和医学领域的典型应用案例。 第四章：光纤光学与传输系统 本章专注于光波导理论及其在光通信中的应用。详细阐述了光纤的结构（阶跃型、渐变型光纤）和导光原理，包括全内反射、数值孔径（NA）和有效模场面积（MFD）。分析了光在光纤中传输时面临的主要损耗机制（吸收、散射）和色散效应（模式色散、材料色散、波导色散），并讨论了如何通过单模光纤和零色散位移光纤来解决这些问题。此外，本章还简要介绍了光纤放大器（如EDFA）和光纤传感器的基本原理。 第五章：衍射光学与全息术 衍射光学元件（DOE）因其轻薄化、集成化和多功能性，在现代光学系统中占据重要地位。本章详细介绍了衍射光栅的设计理论，包括闪耀光栅和自由配方光栅。深入探讨了基于夫琅禾费衍射原理的全息图记录、再现过程和存储原理。重点介绍了计算机生成全息图（CGH）的设计方法，包括基于相位计算和迭代算法的实现，及其在三维显示和光束整形中的应用。 第三部分：高级光学系统设计与应用 第六章：光学系统设计方法与软件实践 本章聚焦于将理论转化为实际光学系统的工程过程。系统梳理了光学系统设计的优化流程，包括初始结构选择、公差分析和系统评价。详细讲解了现代光学设计软件（如Zemax, Code V）中的关键操作，如建立系统结构、定义评价函数（Merit Function）、运用优化算法（如自动优化、序列优化、全局优化）。本章强调了实际加工和装调限制对设计决策的影响，并通过一个复杂变焦系统的设计实例贯穿始终。 第七章：非线性光学与光信息处理 本章探讨了光与物质相互作用在强光场下的非线性效应。详细分析了二阶非线性过程（如倍频、和频、差频生成）和三阶非线性过程（如自相位调制、克尔效应）。系统介绍了周期性极化铌酸锂（PPLN）等新型非线性晶体材料的特性。在光信息处理方面，本章讨论了空间光调制器（SLM）的工作原理，以及光电变换在图像处理、模式识别中的应用，如利用全息关联滤波进行实时目标跟踪。 第八章：先进光学测量技术 本章介绍了基于光的高精度、非接触式测量方法。深入讲解了干涉测量技术，包括迈克尔逊、马赫-曾德尔干涉仪在位移和形貌测量中的应用。重点介绍了相移干涉测量法（Phase-Shifting Interferometry）的原理和数据处理流程，以实现高精度的表面形貌重建。此外，本章还涵盖了激光多普勒测速技术（LDV）在流场测量中的应用，以及基于二维编码的结构光三维扫描技术。 附录： 附录A： 常用光学材料参数表 附录B： 几何光学矩阵运算参考 附录C： 傅里叶变换及其在光学中的应用速查表 本书结构严谨，逻辑清晰，图文并茂，旨在培养读者将深厚理论基础与创新工程实践紧密结合的能力，是光学工程领域专业人士不可或缺的参考手册。
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