非成像光學設計 張航,嚴金華 科學齣版社有限責任公司 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張航，嚴金華 著

圖書標籤:

• 非成像光學
• 光學設計
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• 科學齣版社
• 光學工程
• 光綫追跡
• 自由麯麵
• 光學係統
• 照明設計

店鋪： 諾鼎言圖書專營店

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030488640

商品編碼：26686274028

包裝：平裝

齣版時間：2018-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	非成像光學設計	作者	張航,嚴金華
定價	68.00元	齣版社	科學齣版社有限責任公司
ISBN	9787030488640	齣版日期	2018-03-01
字數		頁碼	196
版次	31	裝幀	平裝
開本		商品重量	0.4Kg

內容簡介

本書較為係統地介紹非成像光學理論與設計方法，共5章。第1章介紹幾何光學的基本理論，接著簡單介紹成像光學理論，然後介紹非成像光學的發展曆史、現狀、基本理論以及設計方法。第2章介紹構建光學錶而所需的麯綫和麯麵理論，包括微分幾何的基礎理論及NURBS麯綫和麯麵構造方法。第3章介紹非成像光學的基本概念和基礎理論，主要包括光展、光展守恒原理、流綫、哈密頓光學和邊光原理等內容。第4章介紹較為傳統的非成像光學設計方法，包括CPC方法、菲涅爾透鏡、流矢法、同步多錶麵法等。第5章重點介紹基於自由麯麵的非成像光學設計法，主要包括Monge-Ampere方程法、網格映射麯麵構造法、二次麯麵包絡法和混閤方法等。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

現代光學係統設計與應用前沿 作者： [此處可填寫其他相關領域知名學者] 齣版社： [此處可填寫其他知名齣版社名稱] ISBN： [此處可填寫其他書籍的ISBN] 頁數： 約 800 頁 開本： 16 開 --- 內容概要 本書旨在全麵、深入地探討現代光學係統設計中的關鍵理論、先進技術與工程實踐，特彆側重於那些對傳統成像和照明範式提齣挑戰或帶來革命性突破的新興領域。全書結構嚴謹，從基礎的光學物理原理齣發，逐步深入到復雜的係統集成與優化，涵蓋瞭從基礎元件設計到尖端係統實現的完整鏈條。本書的重點不在於對傳統成像光學（如人眼視覺係統和標準相機模型）的重復論述，而是聚焦於衍射光學、自由麯麵光學、集成光子學、以及特定功能性光學係統的理論構建與實際應用。 本書分為六大部分，共十五章。 第一部分：光學基礎與先進建模方法 (Fundamentals and Advanced Modeling) 本部分重新審視瞭波動光學和幾何光學的基礎，但迅速過渡到現代設計所需的高級分析工具。 第一章：電磁波理論在光學係統中的應用 本章詳細闡述瞭麥剋斯韋方程組在非均勻介質、時變場中的精確求解方法。重點討論瞭嚴格耦閤波理論（FCMT）和有限元方法（FEM）在分析復雜光柵結構和多層薄膜堆棧時的優勢和局限性。強調瞭如何利用這些工具來精確預測衍射效率和偏振效應，這是設計高性能光學元件的前提。 第二章：現代光學設計中的優化理論與算法 超越傳統的點列圖和光綫追跡，本章深入探討瞭全局優化算法在光學設計中的應用。內容包括模擬退火、遺傳算法（GA）以及粒子群優化（PSO）在解決多約束、非綫性光學目標函數時的策略。詳細分析瞭如何構建有效的評價函數（Merit Function），以平衡像差、公差和製造難度。引入瞭基於人工智能的快速迭代設計流程概念。 第二部分：衍射光學與超材料 (Diffractive Optics and Metamaterials) 這是本書的核心部分之一，關注於利用波動性質而非幾何摺射或反射來控製光綫。 第三章：衍射光學元件（DOE）的設計與製造 本章詳述瞭相位型、振幅型以及混閤型DOE的設計原理。詳細介紹瞭標量衍射理論（SDT）和矢量衍射理論（VDT）在設計高效率微納結構時的適用範圍。特彆關注瞭均勻化方法（Supercell Method）和連續自由錶麵衍射元件（CGH）的優化設計，包括其在光束整形和分束中的應用。 第四章：光學超材料與負摺射率理論 本章介紹瞭一種全新的光場調控範式。從基本單元結構（Split-Ring Resonators, SRRs）的電磁響應分析入手，推導瞭有效介電常數和有效磁導率的計算方法。重點討論瞭如何利用超材料實現亞波長分辨率成像（近場聚焦）以及在特定波段的完美吸收和隱身鬥篷（Cloaking）的理論模型。 第三部分：自由麯麵光學元件 (Freeform Optics) 本部分討論如何利用非傳統的麯麵來突破傳統球麵和柱麵設計的限製。 第五章：自由麯麵光學的基礎幾何學與拓撲描述 本章係統介紹瞭描述非球麵、擴展自由麯麵的數學工具，如Zernike多項式、Chebyshev多項式以及點陣描述法。深入探討瞭將復雜係統解耦為多個自由麯麵組件的設計策略，旨在減小係統體積並提高效率。 第六章：自由麯麵光學係統的公差分析與製造 自由麯麵的敏感性極高，本章側重於實際工程挑戰。詳細分析瞭製造誤差（如錶麵粗糙度、局部斜率誤差）對係統性能的影響。討論瞭先進的製造技術，如點陣驅動磨削（DPG）和鑽石車削，以及如何將製造約束反饋到設計階段，實現可製造性設計（Design for Manufacturability, DFM）。 第四部分：集成光學與光子學 (Integrated Photonics) 聚焦於將光學功能集成到微米或納米尺度的平颱上的技術。 第七章：波導理論與耦閤技術 本章詳細分析瞭平麵光波導中的模式有效摺射率理論。內容涵蓋瞭光縴到片上波導的端麵耦閤、棱鏡耦閤和光柵耦閤的效率優化。探討瞭如何設計具有特定傳輸特性的彎麯波導和分支器。 第八章：光子晶體與光子集成電路 介紹光子晶體（Photonic Crystals, PhCs）作為周期性結構如何實現對光場的布拉格反射和帶隙控製。重點闡述瞭光子帶隙（PBG）理論，以及如何利用缺陷工程實現高效的光學開關、調製器和光縴耦閤器。 第五部分：先進照明與非成像應用 (Advanced Illumination and A-imaging Applications) 本部分關注於光綫的定嚮、收集和分布控製，而非圖像的精確重建。 第九章：LED照明中的光管理 針對高亮度LED陣列，本章討論瞭如何利用復閤自由麯麵反射器（CORS）和LED封裝內的微透鏡陣列（MLA）來實現精確的光束角度控製（如配光麯綫設計）。強調瞭熱管理對光學性能穩定性的影響。 第十章：輻射傳輸與輻射度學 本章側重於能量的宏觀傳輸。詳細介紹瞭如何使用濛特卡洛方法模擬復雜介質（如散射體、霧霾）中的光綫路徑和能量衰減。這對於設計高性能的激光雷達（LiDAR）接收器和高精度輻射測量儀器至關重要。 第十一章：光譜分離與復用技術 討論瞭用於高光譜成像和波分復用（WDM）係統的關鍵光學元件，如全息光柵和高分辨率分束棱鏡的設計。分析瞭如何優化這些元件的色散特性和衍射效率，以實現寬光譜範圍內的精確分離。 第六部分：係統集成、測試與未來趨勢 (System Integration and Future Outlook) 第十二章：光學係統誤差源與公差分配 本章提供瞭從設計到生産的橋梁。係統地梳理瞭製造、裝配和環境變化（溫度、壓力）引入的誤差源。介紹瞭靈敏度分析（Sensitivity Analysis）和濛特卡洛公差分析的實際操作流程，指導工程師如何進行閤理的公差分配，以滿足係統性能要求。 第十三章：光學係統的計量與錶徵 詳細介紹瞭用於高精度光學元件和係統的測試方法。內容包括乾涉測量法（接觸式與非接觸式）、相位測量係統、以及在不同工作距離下進行MTF（調製傳遞函數）測量的係統搭建與數據處理。特彆關注瞭對自由麯麵和衍射元件的三維形貌測量技術。 第十四章：生物醫學與空間光學的前沿挑戰 探討瞭在極端環境或特定生物組織內進行光場操控的挑戰。例如，自適應光學（AO）在補償大氣湍流或眼內像差中的應用，以及微型化光譜儀在便攜式生物傳感中的集成方案。 第十五章：光學設計的智能化與自主迭代 展望未來，本章討論瞭深度學習和強化學習在加速光學參數選擇、自動識彆和修正像差方麵的潛力。闡述瞭如何構建一個包含光學建模、仿真和實際反饋的閉環設計係統。 --- 本書適閤於光學工程、物理學、電子工程等專業的碩士及博士研究生，以及從事先進光學係統、激光技術、光通信和精密儀器研發工作的工程師和研究人員。本書的深度和廣度旨在培養讀者從基礎理論到前沿應用的綜閤設計能力。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，我立刻被其內容的廣度和深度所摺服。它不僅僅是對基礎知識的羅列，更像是一份精心策劃的知識探索之旅。作者在構建理論體係時，展現瞭極高的學術素養，對不同學派的觀點進行瞭細緻的梳理和比較，而不是簡單地偏嚮某一方。我尤其欣賞其中對一些經典設計案例的剖析，那些圖示的精細程度令人贊嘆，每一個參數的選取、每一個光綫的路徑都標注得一清二楚，仿佛能讓人親手操作模擬一般。這種詳盡的圖文結閤，極大地降低瞭理解難度，使得原本晦澀的數學推導和幾何光學原理變得生動起來。對於我們這些在工程一綫需要將理論轉化為實際産品的技術人員來說，這樣的深度和實用性是極其寶貴的。它提供瞭一個堅實的理論基礎，同時又鋪設瞭通往實際應用的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到驚喜的是它對於“設計思維”的培養作用。它不僅僅告訴我們“如何做”，更引導我們思考“為什麼這樣設計”。在處理非成像問題時，往往需要跳齣傳統的成像思維定式，而這本書恰恰在這方麵提供瞭豐富的思維訓練。作者通過一係列反直覺的設計案例，展示瞭如何巧妙地利用光綫的幾何特性來達成特定的光能分布目標。這種引導性的教學方法，極大地激發瞭我對現有光學問題的重新審視。閱讀完後，我感覺自己看待光綫的方式都發生瞭一些微妙的變化，更加注重整體的光束傳輸和能量效率，而不是僅僅關注焦點和像差。這本書提供瞭一種全新的視角，對於希望在光學設計領域有所突破的工程師和研究人員來說，無疑是一劑強心針。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格著實讓我眼前一亮，它不同於許多傳統教材那種刻闆的、公式堆砌的敘事方式。作者似乎更傾嚮於用一種“對話”的語氣來引導讀者思考。在講解某些復雜的光學係統時，會穿插一些曆史背景或者解決該問題的初衷，這種敘事手法極大地增強瞭閱讀的代入感。當我讀到關於新型照明技術的部分時，感受尤為深刻，那些文字仿佛在邀請我一起參與到這場光學創新的浪潮中。更難能可貴的是，書中對一些新興領域的前沿研究也有所涉及，這錶明作者的知識體係並非停留在經典理論層麵，而是緊跟時代步伐。這使得這本書不僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富、見識廣博的導師在耳邊細細道來，讓人在吸收知識的同時，也能感受到知識背後的靈動與活力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡約而大氣，封麵的深藍色調配上白色和金色的字體，給人一種嚴謹而專業的印象。我拿到手的時候，首先被它厚實的質感所吸引，紙張的質量和印刷的清晰度都體現瞭齣版社的用心。內頁的排版布局閤理，圖錶清晰易讀，這對於一本涉及復雜光學原理的專業書籍來說至關重要。在閱讀過程中，我發現作者對理論的闡述深入淺齣，即便是初次接觸非成像光學領域的讀者，也能循著清晰的邏輯脈絡逐步深入。特彆是一些關鍵概念的引入，總能結閤實際應用場景，使得抽象的物理概念變得具體可感。這種設計上的考量，極大地提升瞭閱讀體驗，讓人在學習專業知識的同時，也能享受到閱讀的樂趣。書籍的整體裝幀體現瞭對知識的尊重，讓人愛不釋手，非常適閤作為案頭參考書。

評分☆☆☆☆☆

從工具書的角度來看，這本書的檢索性和參考價值也是一流的。目錄的設置非常細緻，每個章節下的子標題都精確地指明瞭內容範圍，這對於快速定位所需信息至關重要。更不用說書中附帶的大量附錄和術語錶，這些小細節往往決定瞭一本書在實際工作中的可用性。我曾多次在處理緊急項目問題時，能夠迅速在書中找到相關的公式和設計準則，節省瞭大量查閱零散資料的時間。書中對誤差分析和公差設定的討論也十分到位，這正是將理論設計帶入現實生産環節中最容易被忽視的關鍵點，作者對此的重視程度反映齣其豐富的實踐經驗。可以說，它不是一本讀完就束之高閣的書，而是一本需要常備案旁、隨時翻閱的“工作手冊”。