现代光学应用技术手册 下PDF|Epub|txt|kindle电子书版本下载

现代光学应用技术手册 下PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第8篇 光学零件制造工艺1

第1章　光学薄膜技术1

1.1　光学薄膜的制备技术1

1.1.1　物理气相沉积技术1

1.1.2　化学气相沉积技术6

1.1.3　光学薄膜制备中的监控技术10

1.2　不同应用领域的光学薄膜12

1.2.1　激光薄膜12

1.2.2　光通信用光学薄膜13

1.2.3　超快薄膜13

1.2.4　视光学薄膜14

1.2.5　极紫外和软X射线薄膜14

1.2.6　紫外下变频膜15

1.3　光学薄膜的现代检测技术15

1.3.1 光谱15

1.3.2　弱吸收测量16

1.3.3　激光损伤阈值测试技术16

1.3.4　应力17

参考文献18

第2章　非球面加工工艺19

2.1　非球面概述19

2.2　非球面加工方法20

2.2.1　传统的研磨抛光技术20

2.2.2　非球面数控磨（车）削技术21

2.2.3　非球面数控研抛技术23

2.2.4　应力抛光盘研抛技术28

2.2.5　磁流变抛光技术30

2.2.6　液体喷射抛光技术32

2.2.7　离子束抛光技术34

2.2.8 等离子体辅助抛光及其衍生技术37

2.2.9　应力变形法38

2.2.10　光学玻璃非球面透镜模压成形技术39

2.2.11 光学塑料非球面注射成形技术42

2.2.12　非球面真空镀膜法43

2.2.13　非球面复制成形技术44

2.3　非球面加工工艺编制46

2.3.1 主要工艺参数计算46

2.3.2　粗加工参数确定47

2.3.3 加工工艺流程及非球面成形方式48

2.3.4　实例48

2.4　非球面检测50

2.4.1　概述50

2.4.2　轮廓测量法50

2.4.3　样板法51

2.4.4　星点法、分辨率法51

2.4.5　刀口阴影法51

2.4.6　哈特曼法52

2.4.7　干涉法53

参考文献57

第3章　晶体加工工艺60

3.1　晶体基础知识60

3.1.1　晶体的定义60

3.1.2　结点、行列与面网60

3.1.3　晶胞和晶系60

3.1.4　晶面和晶面指数61

3.1.5　解理和硬度61

3.2　晶体加工前的品质鉴定63

3.3　晶体的定向65

3.3.1　定向的意义65

3.3.2　定向的方法65

3.4　晶体的切割70

3.4.1　外圆切割70

3.4.2 内圆切割71

3.4.3　水线切割71

3.4.4　劈裂法切割72

3.4.5　超声切割73

3.4.6　其他切割方法简介74

3.5　晶体的研磨74

3.5.1 机械研磨74

3.5.2　化学研磨78

3.6　晶体的抛光78

3.6.1　工艺特点78

3.6.2　抛光剂79

3.6.3　抛光模80

3.6.4　工艺条件80

3.6.5　抛光方法81

3.7　晶体加工中的安全防护84

3.7.1　毒物的危害与防护84

3.7.2　射线的危害与防护85

3.8　典型晶体零件加工85

3.8.1　红宝石激光棒的加工85

3.8.2 Nd:YAG激光棒及板条的加工89

3.8.3　潮解晶体加工综述91

3.8.4　KDP电光Q开关的加工95

3.8.5　碘酸锂倍频器的加工96

3.8.6　一水甲酸锂倍频器的加工97

3.8.7　冰洲石偏光棱镜的加工98

3.8.8 双45°LiNbO3电光Q开关的加工101

3.8.9　石英晶体1/4波片和一级红的加工102

3.8.10　NaCl窗口元件的加工105

3.8.11 单晶Ge光学零件的加工106

3.8.12　Nd:YLF晶体零件的加工106

3.9　晶体加工相关知识110

3.9.1 晶体折光液的配制110

3.9.2　石英晶体旋向的判定111

3.9.3　晶体名称的读法112

3.9.4 同种晶体的不同名称113

3.9.5 LiNbO3晶轴正负方向的判别114

3.9.6　非透明晶体零件平行度的测量115

3.9.7　加工图样中光圈数N与光源波长λ的换算116

3.9.8　若干晶体材料加工时特别注意事项117

3.9.9　避免或减少棒状晶体零件加工中变形的方法118

3.9.10　晶体的键合119

3.9.11 晶面与晶面间夹角121

3.10　实用技术122

3.10.1 避免方形晶体零件研磨产生塌角的方法122

3.10.2　配盘材料的选取123

3.10.3　抛光模表面硬壳的消除123

3.10.4　光胶技巧123

3.10.5　抛光液泡沫的消除123

3.10.6　晶体再生应力的消除123

3.10.7　晶体零件表面膜层的脱膜方法123

3.10.8　去除晶体抛光表面水印的方法124

3.10.9　抛光剂沉积后的处理124

3.10.10　金刚石微粉均匀性的处理124

3.10.11 减少软质晶体切割崩边的方法124

3.10.12　晶体开裂后的处理125

3.10.13　缩短晶体抛光时间的技术途径125

3.10.14　清除晶体零件侧面氧化铈和红粉附着物的方法125

参考文献125

第4章　特殊光学零件加工工艺127

4.1　薄形零件加工工艺127

4.1.1 薄形零件的“光圈变形”及其克服方法127

4.1.2　薄平板加工工艺127

4.1.3　薄透镜加工工艺127

4.2 固体激光器工作物质——激光棒的加工工艺128

4.2.1 圆套法加工激光棒128

4.2.2　用特殊夹具加工激光棒129

4.2.3　激光棒的多件同时抛光法129

4.2.4　激光棒的检测方法130

4.3　光学投影屏的种类及制作方法131

4.3.1　光学投影屏的种类与特性131

4.3.2　光学投影屏的制作方法131

4.3.3　光学投影屏的质量检验132

4.4　水准泡的加工工艺132

4.4.1　水准泡的类型、种类与精度132

4.4.2　长水准泡的加工工艺133

4.4.3　圆形水准泡的加工工艺136

4.4.4　水准泡的检验方法138

参考文献140

第5章　照相制版及复制工艺141

5.1　照相制版的基本工艺及设备141

5.1.1　基本原理141

5.1.2　主要设备142

5.1.3　基本方法146

5.2　常用卤化银感光胶149

5.2.1　概述149

5.2.2　火棉胶湿版150

5.2.3　火棉胶干版150

5.2.4　超微粒干片150

5.3　复制工艺153

5.3.1　复制工艺分类153

5.3.2　虫胶复制153

5.3.3　聚乙烯醇复制154

5.3.4　光刻胶复制155

5.3.5　复制用光源156

5.3.6　复制用夹具157

5.3.7　典型零件的复制157

参考文献160

第9篇 光学测量和评价161

第1章　测量误差161

1.1　综述161

1.1.1　测量及误差的基本概念161

1.1.2　测量误差的类型161

1.1.3　有限次等精度直接测量数据的处理162

1.1.4　非等精度直接测量的数据处理163

1.1.5　粗大误差的检验164

1.1.6　间接测量的误差传递164

1.1.7　有效数字及计算规则164

1.2　对准误差与调焦误差165

1.2.1　对准误差165

1.2.2　调焦误差165

参考文献166

第2章 光电探测器件及其应用167

2.1 概述167

2.1.1 光子效应167

2.1.2　光热效应167

2.2　真空光电发射器件168

2.2.1 光阴极168

2.2.2　光电子的倍增机构172

2.2.3　真空发射器件的基本类型173

2.2.4　真空发射器件的应用178

2.3　固体光导器件180

2.3.1　光导探测器180

2.3.2　光伏探测器件184

2.3.3 固体光电器件与放大电路的连接194

2.3.4　固体光电器件的选用194

2.4　热敏探测器件195

2.4.1 热敏电阻测辐射热计型探测器195

2.4.2　温差热电偶（堆）型探测器197

2.4.3　热释电型探测器198

参考文献201

第3章　光学系统的几何光学参数测量202

3.1　焦距和截距的测量202

3.1.1　放大率法测量202

3.1.2　精密测角法测量203

3.1.3　附加接筒法测量203

3.1.4　阿贝焦距仪法测量204

3.1.5　附加已知焦距透镜法测量205

3.1.6　反转法测量205

3.1.7　望远物镜焦距配对的方法206

3.1.8　平面光学零件的最小焦距测量208

3.2　焦面位置和主点位置的确定209

3.2.1　焦面位置的确定209

3.2.2　主点位置的确定211

3.3　光学系统的出瞳直径和眼点距离的测量212

3.3.1 出瞳直径的测量212

3.3.2　眼点距离的测量213

3.4　光学系统放大率的测量214

3.4.1　望远系统视放大率的测量214

3.4.2　显微系统视放大率的测量214

3.5　光学系统视场的测量215

3.5.1 望远系统视场的测量215

3.5.2　显微系统视场的测量216

3.6　相对孔径和数值孔径的测量216

3.6.1　照相物镜相对孔径的测量216

3.6.2　显微物镜数值孔径的测量216

3.7　望远系统视度的测量218

3.7.1　用普通视度筒测量218

3.7.2　用大量程视度筒测量218

参考文献219

第4章 光学系统光度和色度测量220

4.1　杂散光测试220

4.1.1 基本概念220

4.1.2　测试方法和原理220

4.1.3　望远系统杂散光测试221

4.1.4　摄影物镜杂散光测试222

4.2　透过系数（透过比、透过率）测试222

4.2.1　基本概念222

4.2.2　测量方法222

4.2.3　望远系统透过系数测试223

4.2.4　摄影物镜透过系数测试223

4.2.5 光谱透过系数测试和彩色贡献223

4.3　CCI值评价色复现224

4.4　像面光照度分布测试225

参考文献226

第5章　光学系统像差和像质测量227

5.1　几何像差测量227

5.1.1　哈特曼法测量几何像差227

5.1.2　焦面法测量几何像差228

5.1.3　阴影法测量几何像差229

5.1.4　物镜畸变的测量230

5.2　波像差测量233

5.2.1　测量仪器233

5.2.2　典型干涉图233

5.2.3　由干涉图求波差235

5.2.4　用优良率评价成像质量237

5.2.5　剪切干涉术237

5.2.6　点衍射干涉仪242

5.2.7　相位探测技术242

5.3　星点检验243

5.3.1 检验装置243

5.3.2　光学系统的成像质量与星点衍射像244

5.4　分辨率测量246

5.4.1　光学系统的理论分辨率246

5.4.2　分辨率图案246

5.4.3　分辨率测量247

5.5　光学传递函数的测量248

5.5.1　定义和常用术语248

5.5.2　基本原理和物理基础250

5.5.3　测量原理及装置251

5.5.4　测量要点255

5.5.5　光学传递函数与像质评价255

参考文献256

第6章　光学系统成像质量的主观评价257

6.1　光学系统成像质量主观评价的基本环节及概念257

6.2　主观评价的信息容量指标257

6.3　基于MTF的主观像质判据258

6.3.1　系统调制传递锐度258

6.3.2　级联调制传递锐度258

6.3.3　频率坐标以对数表示的像质判据258

6.3.4　对数频率判据的简略型式259

6.3.5　视觉效率260

6.4　目视阈值对比的主观评价方法261

6.5　带有噪声的图像的主观像质评价262

6.6　彩色图像的主观像质评价265

6.7　各种主观像质评价指标的比较和选用266

6.8 目视光学系统主观像质评价方法的应用267

6.8.1　望远镜主观像质评价原理267

6.8.2　变衬比鉴别率测试装置的参数设计268

6.8.3 望远镜主观像质评价指标体系选择及实测结果269

参考文献270

第10篇 工程光学及仪器271

第1章 用ZEMAX软件设计手机物镜271

1.1 概述271

1.1.1　手机发展历史简介271

1.1.2　照相手机发展过程271

1.1.3　手机镜头新技术简介272

1.2　单片型手机物镜（镜头）设计272

1.2.1　初始设计273

1.2.2　中期优化275

1.2.3　最终优化276

1.3　两片型手机物镜设计277

1.3.1　双高斯结构278

1.3.2　光阑在镜片前面的2P结构278

1.4　三片型手机物镜设计279

1.4.1　初始优化281

1.4.2　中期优化281

1.4.3　最终优化282

参考文献283

第2章　投影显示光学系统设计285

2.1　概述285

2.2　投影显示的类型及比较285

2.3　投影显示的相关技术286

2.3.1　照明光学系统286

2.3.2　LCOS的共用光路287

2.3.3　分色／合色光学系统287

2.3.4　LCOS片的前置λ/4波片和PBS288

2.3.5　液晶板、偏振片的高温褪偏问题288

2.4　投影显示光学系统中的部件288

2.4.1　照明光学系统288

2.4.2　空间光调制器296

2.4.3　投影物镜296

2.5　投影显示光学系统的典型设计方案297

2.5.1　三片式LCOS投影系统297

2.5.2　单芯片棱镜卷帘式投影系统297

2.5.3　色轮式DMD光学系统298

2.5.4　三片式LCD投影系统299

2.5.5　带复眼透镜的三芯片LCOS投影系统299

2.6　投影显示光学系统的评价与检测299

第3章　汽车灯具设计原理303

3.1　汽车灯具原理及国家标准303

3.1.1　汽车前照灯原理及实现方法303

3.1.2　汽车雾灯原理303

3.1.3　汽车信号灯原理303

3.1.4　汽车照明灯具技术的发展303

3.1.5　汽车灯具的国家标准304

3.2　汽车灯常用光源及其发光原理305

3.2.1 白炽灯305

3.2.2　卤素灯306

3.2.3　放电灯306

3.2.4 LED307

3.3 自由曲面汽车车灯设计原理307

3.3.1 自由曲面汽车车灯设计软件308

3.3.2 自由曲面汽车车灯设计流程图310

3.3.3 自由曲面汽车车灯设计步骤310

3.3.4 自由曲面汽车车灯设计实例311

3.4　投射式汽车车灯设计思想312

3.4.1 投射式汽车车灯结构原理及先进性312

3.4.2　投射式汽车车灯的设计计算313

3.4.3　投射式汽车车灯设计实例315

3.5 HID与卤素灯在配光设计方面的区别316

3.5.1　HID汽车前照灯的特点316

3.5.2　HID汽车前照灯的配光要求316

3.5.3　HID在配光设计方面的区别318

3.6　LED在汽车前照灯方面的应用319

参考文献319

第4章　干涉仪321

4.1 与干涉仪相关的几个物理问题321

4.2　斐索干涉仪322

4.3　泰曼-格森干涉仪324

4.4　马赫-泽德干涉仪326

4.5　剪切干涉仪327

4.5.1　概述327

4.5.2　横向剪切干涉仪328

4.5.3　径向剪切干涉仪332

4.5.4　旋转剪切干涉仪334

4.5.5　倒转剪切干涉仪334

4.6　多光束干涉仪335

参考文献337

第5章　光谱仪器338

5.1　概述338

5.2　发射光谱仪器339

5.2.1　典型发射光谱仪器340

5.2.2　光谱仪的照明系统347

5.2.3　光谱激发光源349

5.3　分光光度计351

5.3.1　分光光度法基础351

5.3.2　典型分光光度计351

5.4　计算机在光谱仪器中的应用363

参考文献365

第6章　光电成像器件与应用366

6.1　光电成像器件366

6.1.1　像管366

6.1.2　摄像管370

6.1.3　固体成像器件378

6.2　光电成像系统及其应用395

6.2.1　直视型光电成像系统395

6.2.2　电视型成像系统401

6.2.3　红外（热）成像系统405

6.2.4　特殊用途的成像技术411

参考文献413

第7章 靶场光电跟踪和测量设备414

7.1　概述414

7.2　靶场光电跟踪和测量设备的工作原理、结构和性能415

7.2.1 弹道或轨道测量设备的工作原理、结构和性能415

7.2.2　空间目标运动姿态及高速事件测量设备的工作原理、结构和性能420

7.2.3　空间目标光谱辐射及光度测量设备的工作原理、结构和性能423

7.3　靶场光电跟踪和测量设备设计原理和方法425

7.3.1 靶场光电跟踪和测量设备总体设计425

7.3.2　靶场光电跟踪和测量设备总体设计和主要技术指标的分析计算426

参考文献449

第8章　高速摄影机450

8.1　间歇式高速电影摄影机451

8.1.1　工作原理和特点451

8.1.2　高速间歇输片机构451

8.2　棱镜补偿式高速电影摄影机453

8.2.1　棱镜补偿原理和快门453

8.2.2　几种典型的国产电影摄影机454

8.3　转镜式高速摄影机455

8.3.1　工作原理和特点455

8.3.2　基本参数456

8.3.3　结构参数458

8.3.4　转镜装置459

8.3.5　快门459

8.4　皮秒（ps）变像管高速摄影机459

参考文献461

第9章　遥感技术及光学设备462

9.1　遥感原理462

9.1.1　概述462

9.1.2　遥感的物理基础466

9.2　光学遥感器467

9.2.1 分类467

9.2.2　构成468

9.2.3　特性468

9.3　典型光学遥感器469

9.3.1　数字航摄相机469

9.3.2　光机扫描仪470

9.3.3　推帚式扫描仪470

9.3.4　成像光谱仪471

9.3.5　立体相机472

9.3.6　激光雷达473

9.3.7　野外光谱仪474

参考文献475

第10章　激光仪器和加工476

10.1　激光干涉计量仪器476

10.1.1 激光干涉仪的基本组成及型式477

10.1.2　激光干涉仪的光源477

10.1.3　激光干涉仪的干涉系统478

10.1.4　激光干涉仪的信号接收与处理系统481

10.1.5　激光干涉测长仪的原理与误差481

10.1.6　1m激光测长机483

10.1.7　双频激光干涉仪483

10.1.8　激光干涉比长仪484

10.1.9　激光量块干涉仪485

10.1.10　激光精密定位干涉系统486

10.1.11 激光丝杆动态测量干涉仪486

10.1.12　激光平面干涉仪486

10.1.13　激光球面干涉仪487

10.1.14　激光波面干涉仪487

10.1.15 激光干涉共模抑制表面轮廓仪488

10.1.16　激光地震仪489

10.1.17　激光应变仪490

10.1.18　激光干涉测振仪490

10.2　激光测速仪492

10.2.1　激光多普勒流速计492

10.2.2　激光干涉测速仪493

10.2.3　激光散斑测速仪493

10.2.4　激光多普勒转速计494

10.2.5　光电旋转仪494

10.2.6　激光陀螺494

10.3　激光测径仪496

10.3.1　激光衍射测径仪496

10.3.2　激光扫描测径仪498

10.3.3　投影放大法激光测径仪499

10.3.4　能量比较法激光测径仪499

10.4　激光准直仪500

10.5　激光加工501

10.5.1 激光与物质相互作用的物理过程501

10.5.2　影响激光加工的主要因素501

10.5.3　激光焊接机504

10.5.4　激光打孔机506

10.5.5　激光动平衡机507

10.5.6　激光切割机508

10.5.7　激光热处理510

10.5.8　激光加工在电子元器件制造中的应用510

参考文献510

第11章　光学计量仪器512

11.1　端度计量仪器512

11.1.1　数字式立式测长仪512

11.1.2　万能测长仪513

11.1.3　投影立式光学计514

11.1.4　数字式立式光学计515

11.1.5　光栅测长机515

11.1.6　激光测长机516

11.2　工具显微镜519

11.2.1　数字式大型工具显微镜519

11.2.2　万能工具显微镜521

11.2.3　工具显微镜的测量技术522

11.2.4　图像处理万能工具显微镜524

11.2.5　CNC光学坐标测量机524

11.3　投影仪525

11.3.1　小型投影仪526

11.3.2　小型投影仪的工作台传动系统526

11.3.3　数显箱527

11.3.4　投影仪寻边器528

11.3.5　大型投影仪529

11.4　角度及平直度计量仪器529

11.4.1　光学倾斜仪529

11.4.2　自准直仪530

11.4.3　测角仪530

11.4.4　数字式分度头531

11.5　视频测量仪532

11.5.1 图像采集及处理系统533

11.5.2　CCD与数字化图像533

11.5.3 图像的几何元素边缘提取及亚像素细分技术533

11.5.4　被采集点的坐标计算及标定技术534

11.5.5　图像采集方式535

11.5.6　图像焦面的软件识别技术535

11.5.7 图像软件界面的操作功能535

11.5.8　几种视频测量仪536

11.6　表面形貌及表面粗糙度计量仪器537

11.6.1 激光探头538

11.6.2　触针式轮廓仪538

11.6.3　光学探针式轮廓仪539

11.6.4　干涉显微镜540

11.7　专用光学计量仪器540

11.7.1　刀具检测仪540

11.7.2　丝杠动态检测仪541

11.7.3　凸轮轴检测仪542

11.7.4　因瓦尺检测仪544

参考文献544

第12章 印刷工业用光学设备与部件546

12.1　激光照排机与直接制版机546

12.1.1　通用基本部件546

12.1.2　光学成像系统结构546

12.1.3　成像系统结构比较549

12.2　静电照相成像光源549

12.2.1　LED549

12.2.2　激光与LED成像551

12.3 静电照相成像打印机与数字印刷机552

12.3.1　概述553

12.3.2　成像系统553

12.3.3 彩色数字复印机／打印机系统555

12.4　某些特殊问题559

12.4.1　光点（斑）形状的合理性问题559

12.4.2　光束强度分布560

附录562

附录A　光亮度单位换算表562

附录B　光照度单位换算表562

附录C　波长单位换算表562

附录D 日本HOYA光学玻璃谱线折射率563

附录E　德国SCHOTT光学玻璃谱线折射率570

附录F 国产光学玻璃常用激光谱线折射率582

附录G　光学塑料谱线折射率584

附录H　光学塑料ZEONEX谱线折射率585

附录I　眼镜镜片屈光度及其偏差585

附录J　傅里叶变换物镜586

附录K　FΘ透镜590

附录L　数码照相机分辨率的测量592

附录M　体积显微镜光学和力学性能592

附录N　显微镜物镜593

附录O　常用英文缩写字母中英文注译594