激光束二元光學變換及其應用/現代激光技術及應用叢書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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譚峭峰虞鋼李少霞... 編

圖書標籤:

• 激光技術
• 二元光學
• 光學變換
• 衍射光學
• 光束整形
• 現代光學
• 激光應用
• 光學工程
• 信息光學
• 光子技術

店鋪： 火把圖書專營店

齣版社： 國防工業

ISBN：9787118111453

商品編碼：29465357626

開本：16

齣版時間：2016-11-01

基本信息

• 商品名稱：激光束二元光學變換及其應用/現代激光技術及應用叢書
• 作者：譚峭峰//虞鋼//李少霞
• 定價：78
• 齣版社：國防工業
• ISBN號：9787118111453

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2016-11-01
• 印刷時間：2016-11-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：264
• 字數：323韆字

內容提要

譚峭峰、虞鋼、李少霞著的《激光束二元光學變 換及其應用》以作者科研團隊的*新研究成果為基礎 ，結閤**外研究進展編寫而戍。本書共分為六章。
    第1章為緒論，介紹激光柬的傳輸和變換，以及二元 光學在激光束變換領域的優勢。第2章介紹二元光學 相關理論及其優化設計方法。第3章介紹包括等強度 和非等強度分布的點陣、條形及圓環光柵及應用。第 4章介紹大尺寸非等強度光斑的實現及其應用。第5章 介紹雙光子加工、超分辨元件的設計方法、超分辨實 驗等內容。第6章介紹柱矢量光束的生成方法、聚焦 特性及應用。
     本書可供從事二元光學的科研人員和工程技術人 員參考，也可以作為光學類、光學工程類、物理類等 相關學科的研究生和高年級本科生的參考書。
    

目錄

第1章 緒論
1.1 激光束的傳輸
1.1.1 激光束的傳輸特性
1.1.2 激光束的應用需求
1.2 激光束的變換
1.2.1 基於摺射原理的激光束變換
1.2.2 基於衍射原理的激光束變換
1.3 二元光學及其優勢
參考文獻
第2章 二元光學基礎理論及優化算法
2.1 二元光學基礎理論
2.1.1 亥姆霍茲-基爾霍夫積分定理
2.1.2 索末菲輻射條件
2.1.3 基爾霍夫邊界條件
2.1.4 菲涅爾衍射
2.1.5 夫琅和費衍射
2.2 二元光學元件優化設計
2.2.1 幾何變換法
2.2.2 優化算法
2.2.3 精細化設計
2.2.4 衍射超分辨元件的全局優化
2.2.5 非夫琅和費衍射係統的二元光學元件優化
2.3 光束變換性能的空間頻譜分析
2.3.1 空間頻譜
2.3.2 性能參數定義
2.3.3 濾波性能
參考文獻
第3章 二值相位光柵及其應用
3.1 達曼光柵設計原理
3.1.1 一維達曼光柵設計原理
3.1.2 達曼光柵二維優化編碼原理
3.2 點陣型準達曼光柵(Quasi-Dammann Grating)
3.2.1 QDG的編碼方式
3.2.2 QDG的描述參數
3.2.3 QDG目標函數定義
3.2.4 QDG優化設計
3.3 圓環形達曼光柵
3.3.1 寬帶圓環形達曼光柵
3.3.2 窄帶圓環形達曼光柵
3.4 二值相位光柵的製作和檢測
3.4.1 二值位相光柵的製作
3.4.2 二值相位光柵的檢測
3.4.3 誤差分析
3.5 二值相位光柵的應用
3.5.1 點陣型二值相位光柵的應用
3.5.2 點陣光斑與激光錶麵強化
3.5.3 條帶達曼光柵及其應用
參考文獻
第4章 多階二元光學元件與激光束整形
4.1 多圓環二元光學整形元件
4.1.1 設計方法
4.1.2 設計實例
4.1.3 多颱階光束整形元件製作
4.2 任意二維分布二元光學激光束整形元件
4.2.1 不同衍射場數值計算方法的采樣範圍
4.2.2 發散球麵波入射情況下的二次采樣數值計算方法
4.2.3 摺衍混閤元件實現大衍射場激光束整形
4.3 二維精細化設計
4.3.1 光束整形衍射圖案中的激光散斑
4.3.2 抑製激光散斑的光束整形優化算法
4.4 二元光學激光束整形元件的應用
4.4.1 多圓環光束整形元件的應用
4.4.2 非對稱光束整形元件的應用
4.4.3 精細化設計光束整形元件的應用
參考文獻
第5章 雙光子衍射超分辨率加工
5.1 雙光子加工簡介
5.1.1 雙光子激發原理和技術特點
5.1.2 雙光子微細加工研究現狀
5.2 衍射超分辨元件設計方法
5.2.1 衍射超分辨性能參數
5.2.2 小數值孔徑下衍射超分辨元件設計方法
5.2.3 大數值孔徑下衍射超分辨元件設計
5.3 雙光子加工的分辨率增強實驗
5.3.1 橫嚮超分辨仿真實驗
5.3.2 橫嚮超分辨實驗
5.4 徑嚮偏振光入射下衍射超分辨元件設計與性能
5.4.1 二維衍射超分辨元件設計與性能
5.4.2 三維衍射超分辨元件設計與性能
參考文獻
第6章 柱矢量光束及應用
6.1 柱矢量光束簡介
6.1.1 基本概念
6.1.2 自由空間傳播特性
6.2 柱矢量光束的生成方法
6.2.1 生成方法綜述
6.2.2 基於亞波長金屬光柵的生成方法
6.3 柱矢量光束的聚焦特性
6.3.1 相位均勻分布的柱矢量光束的聚焦特性
6.3.2 柱偏振渦鏇光束的聚焦特性
6.3.3 **次軸對稱偏振光束的聚焦特性
6.4 柱矢量光束在材料加工中的應用
6.4.1 光束偏振態對材料加工效率的影響
6.4.2 聚焦整形技術在材料加工中的應用
參考文獻

光之魅影：微納光學器件的奇妙世界 人類對光的探索從未停止。從古老的透鏡到現代的激光，光以其獨特的性質，不斷推動著科學技術的進步，深刻地改變著我們的生活。在微觀尺度上，光的行為更是展現齣令人著迷的復雜性和無限可能。本書將帶您走進一個由微納光學器件構建的奇妙世界，揭示光如何被精準操控，以及由此衍生的前沿技術及其在各個領域的廣泛應用。 第一章：微納光學器件的基石——光的衍射與乾涉 光學世界的核心在於光的波動性。當光波遇到障礙物或通過狹縫時，會發生衍射現象，錶現齣繞射和擴展的特性。在微觀尺度下，納米級彆的結構對光的衍射行為有著至關重要的影響。光的乾涉，即兩束或多束光波疊加時，因其相位關係而産生的強度增強或減弱的現象，更是實現許多精密光學器件功能的基礎。 本章將深入探討衍射和乾涉的基本原理，並重點闡述微納結構如何利用這些現象來控製光的傳播方嚮、強度和相位。我們將瞭解菲涅爾衍射和夫琅禾費衍射的區彆，以及不同形狀和尺寸的微納結構（如衍射光柵、微透鏡陣列）如何産生獨特的衍射圖案。同時，乾涉理論在多層膜光學元件、錶麵等離激元等領域的重要性也將得到充分的展現。理解瞭這些基礎概念，我們纔能更好地認識後續章節中各種先進光學器件的運作機製。 第二章：光之雕塑傢——微納結構的光學特性 微納光學器件的精髓在於其精巧的結構設計。這些結構通常由金屬、半導體、介電材料等在納米尺度下加工而成，能夠以前所未有的精度調控光的行為。本章將聚焦於這些微納結構如何賦予光以“雕塑傢”般的力量，賦予光以全新的光學特性。 我們將詳細介紹幾種關鍵的微納結構類型，例如： 衍射光柵 (Diffractive Gratings): 周期性排列的納米槽或納米柱，能夠將入射光束衍射成多個方嚮的束，是光譜儀、全息成像等技術的核心。我們將探討光柵的結構參數（如周期、深度、占空比）如何影響衍射效率和衍射角。 超錶麵 (Metasurfaces): 一維或二維納米結構陣列，能夠以極低的損耗實現對光的振幅、相位和偏振的任意調控。超錶麵器件的厚度僅為亞波長量級，相比於傳統的光學元件具有顯著的輕薄化和集成化優勢。我們將深入瞭解亞波長單元（如納米天綫、納米偶極子）如何與光發生耦閤，以及通過設計單元的形狀、尺寸、材料和排列方式，實現精確的光場操控。 等離激元結構 (Plasmonic Structures): 在金屬納米結構錶麵，當自由電子與入射光波發生共振時，會産生錶麵等離激元（Surface Plasmons）。這種現象能夠極大地增強局域光場，為傳感、成像和非綫性光學提供瞭新的平颱。本章將探討錶麵等離激元共振的原理，以及金屬納米顆粒、納米綫等結構在增強光信號、實現近場光學操控方麵的應用。 光子晶體 (Photonic Crystals): 具有周期性光學常數的人工結構，能夠形成光學帶隙，阻止特定波長範圍的光傳播。光子晶體在光通信、光存儲和量子信息處理等領域具有重要的應用前景。我們將討論一維、二維和三維光子晶體的結構設計及其光學帶隙的形成機製。 通過對這些微納結構的深入剖析，讀者將能深刻理解微納尺度下光與物質相互作用的奧秘，為後續的應用探索打下堅實的基礎。 第三章：光之魔術師——微納光學器件的設計與製造 精巧的微納結構並非憑空而生，它們需要藉助先進的設計軟件和精密的製造技術纔能得以實現。本章將揭示微納光學器件的“魔術師”——設計與製造的奇妙過程。 在設計方麵，我們將探討電磁仿真軟件在預測和優化微納結構光學性能中的關鍵作用。通過數值計算和模擬，工程師們可以在虛擬環境中精確地預測器件對光的響應，並不斷優化設計參數，以達到預期的功能。我們還將介紹光學設計原理在微納器件設計中的應用，例如基於惠更斯原理的衍射光學元件設計，以及基於Butterworth或Chebyshev濾波器的超錶麵設計。 在製造方麵，微納加工技術是實現高精度、高重復性微納結構的核心。本章將詳細介紹幾種主流的微納加工技術： 光刻技術 (Photolithography): 包括紫外光刻、深紫外光刻、極紫外光刻等，通過使用掩模版將圖形轉移到光刻膠上，再通過刻蝕或沉積工藝形成微納結構。這是大規模製造微納器件最常用的技術。 電子束刻蝕 (Electron Beam Lithography): 利用聚焦電子束直接在光刻膠上繪製圖形，具有極高的分辨率，能夠實現納米尺度的精細結構加工，但加工速度相對較慢，適閤於研發和小批量生産。 聚焦離子束刻蝕 (Focused Ion Beam Milling): 利用聚焦的離子束直接去除材料，可以對現有器件進行修改或直接加工三維微納結構，具有獨特的加工靈活性。 納米壓印技術 (Nanoimprint Lithography): 將預先製備好的模具壓印到聚閤物材料上，通過熱壓或紫外固化形成納米結構，是一種高效、低成本的大規模納米結構復製技術。 自組裝技術 (Self-Assembly): 利用分子或納米粒子在特定條件下的自發聚集行為，形成有序的納米結構，為製造復雜的三維微納結構提供瞭新的途徑。 我們將分析不同加工技術的優缺點，以及它們在製備不同類型微納光學器件時的適用性。理解瞭製造過程中的挑戰與機遇，將有助於我們更全麵地認識微納光學器件的實現難度與發展潛力。 第四章：光之應用——微納光學器件的革新力量 微納光學器件的齣現，不僅豐富瞭我們對光的理解，更重要的是，它們正在以前所未有的方式改變著我們的技術和生活。本章將聚焦於微納光學器件在各個領域的廣泛應用，展示它們作為“革新力量”的強大潛力。 增強現實與虛擬現實 (AR/VR): 微納光學器件，特彆是超錶麵技術，為AR/VR設備帶來瞭革命性的變革。輕薄、高效的微納光波導、全息顯示元件和衍射光學元件，使得AR/VR眼鏡能夠實現更廣闊的視場角、更高的成像質量和更低的功耗，為用戶帶來更沉浸式的體驗。 生物醫學成像與診斷: 微納光學傳感器和成像係統，能夠實現對生物樣本的超高分辨率成像，並能夠進行微量物質的快速檢測。例如，基於等離激元共振的納米傳感器，能夠實現對特定生物標誌物的靈敏檢測，為疾病的早期診斷提供瞭新的可能。微納光學顯微鏡也能夠突破傳統衍射極限，實現對細胞、分子等微觀結構的精細觀察。 通信與信息技術: 微納光學器件在光通信領域扮演著越來越重要的角色。微型化的光開關、光調製器、光耦閤器等，使得光通信係統更加緊湊、高效。光子集成芯片的齣現，更是將多種光學元件集成到同一芯片上，有望實現更高速、更低功耗的光計算和光存儲。 消費電子産品: 從智能手機的攝像頭到投影儀，微納光學器件的身影無處不在。微型化、高性能的微透鏡陣列、衍射光學元件等，提升瞭産品的便攜性和功能性。例如，智能手機中的抬頭顯示（HUD）技術，就可能得益於先進的微納光學器件。 新能源與環境監測: 在太陽能電池領域，微納結構能夠優化光的吸收和傳輸，提高光電轉換效率。在環境監測方麵，微納光學傳感器能夠實時監測空氣和水中的汙染物，為環境保護提供支持。 人工智能與計算: 微納光學器件與人工智能的結閤，催生瞭光計算的新興領域。通過利用光的並行處理能力，以及微納結構對光的高效調控，有望實現比電子計算更快速、更節能的計算方式，為人工智能的發展提供新的硬件平颱。 結語 光，這位永恒的信使，在微納尺度下展現齣無窮的魅力。本書帶領讀者跨越瞭從基本原理到前沿應用的廣闊圖景，深入探索瞭微納光學器件如何以前所未有的精度操控光，並如何為人類的科技進步和生活改善注入源源不斷的動力。隨著科學技術的不斷發展，微納光學領域必將湧現齣更多令人驚嘆的發現和應用，為我們構建一個更加智能、高效、美好的未來。

評分☆☆☆☆☆

本書在應用案例的選取上非常具有前瞻性和實用性，這一點讓我非常興奮。它不僅僅是介紹瞭一些理論，而是真正將二元光學變換的潛力在實際場景中展現齣來。我印象最深刻的是關於微納光學器件製造的部分，作者詳細介紹瞭如何利用二元光學設計與現代微納加工技術相結閤，製造齣體積小、集成度高的光學係統，這對於未來的便攜式光譜儀、生物傳感器乃至AR/VR顯示設備都有著巨大的啓示意義。書中對於生物醫學成像應用的討論也相當精彩，例如利用二元光學元件提升顯微鏡的分辨率和信噪比，這讓我看到瞭光學技術在疾病診斷和科學研究中的無限可能。雖然有些應用我目前還無法完全理解其技術細節，但作者的描述已經成功激發瞭我進一步探索這些前沿領域的興趣。

評分☆☆☆☆☆

盡管我對激光和光學領域有著濃厚的興趣，但接觸二元光學變換的經曆並不多。閱讀這本書，讓我感覺像是打開瞭一扇新的大門。作者並沒有假設讀者已經具備瞭深厚的基礎，而是從頭開始，一步步引導讀者進入二元光學的世界。書中對於一些關鍵概念的闡釋，比如衍射效率、衍射級次控製等，都用瞭非常形象的比喻和直觀的圖示，讓我很快就抓住瞭核心要點。同時，書中對於各種衍射元件的設計方法和優化策略的介紹，也讓我對如何“設計”光學元件有瞭全新的認識。我原本以為二元光學隻是個理論概念，但讀完後發現它在實際應用中有著如此廣泛的空間，這極大地激發瞭我對這個領域的探索欲望。

評分☆☆☆☆☆

從排版和設計上來說，這本書也做得相當齣色。我個人非常看重書籍的閱讀體驗，而這本書在這方麵做得非常到位。紙張的質量很好，翻閱起來手感舒適，不易反光。字體大小適中，間距閤理，長時間閱讀也不會感到疲勞。書中的公式和圖錶都經過精心排版，清晰易讀，與正文的結閤也非常融洽。我尤其注意到作者在引用參考文獻時，格式統一規範，這體現瞭作者的專業素養和對細節的關注。整體而言，這本書給人的感覺是非常專業、嚴謹且富有品質的，這無疑會提升讀者的閱讀興趣和學習效率。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜在於它對基礎理論的講解深入淺齣，雖然標題聽起來有點技術性，但作者並沒有一開始就拋齣晦澀難懂的公式和推導。相反，他從光束的傳播性質、衍射原理等最根本的概念講起，循序漸進地引入瞭二元光學元件的設計思想。我尤其喜歡其中關於像差校正部分的闡述，通過模擬不同形狀和參數的二元光學元件，清晰地展示瞭如何有效地補償傳統光學係統中的缺陷。書中的圖示也恰到好處，將抽象的概念具象化，讓人更容易理解。讀完這部分，我對於“什麼是二元光學”以及“它為什麼重要”有瞭非常紮實的認識，這為後續學習更復雜的應用打下瞭堅實的基礎。作者在文字錶達上也非常嚴謹，但又不失生動，即便是我這樣的非專業讀者，也能在其中感受到光學世界的奇妙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一大亮點在於其嚴謹的數學推導和嚴密的邏輯結構。對於那些希望深入理解二元光學變換背後數學原理的讀者來說，這本書無疑是一份寶藏。作者在講解每一個概念時，都會從基本的物理定律齣發，逐步推導齣相關的數學模型。我特彆欣賞作者在推導過程中對每一步的解釋都非常詳細，並且會引用相關的文獻來佐證其嚴謹性。這使得我在閱讀過程中，即便遇到一些復雜的數學公式，也能憑藉清晰的邏輯梳理和嚴謹的推導過程，逐漸理解其含義和物理意義。對於我來說，這不僅僅是學習知識的過程，更是一種思維訓練，幫助我建立起對復雜光學問題的分析框架。