激光束二元光学变换及其应用/现代激光技术及应用丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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谭峭峰虞钢李少霞... 编

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出版社： 国防工业

ISBN：9787118111453

商品编码：29465357626

开本：16

出版时间：2016-11-01

基本信息

• 商品名称：激光束二元光学变换及其应用/现代激光技术及应用丛书
• 作者：谭峭峰//虞钢//李少霞
• 定价：78
• 出版社：国防工业
• ISBN号：9787118111453

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2016-11-01
• 印刷时间：2016-11-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：264
• 字数：323千字

内容提要

谭峭峰、虞钢、李少霞著的《激光束二元光学变 换及其应用》以作者科研团队的*新研究成果为基础 ，结合**外研究进展编写而戍。本书共分为六章。
    第1章为绪论，介绍激光柬的传输和变换，以及二元 光学在激光束变换领域的优势。第2章介绍二元光学 相关理论及其优化设计方法。第3章介绍包括等强度 和非等强度分布的点阵、条形及圆环光栅及应用。第 4章介绍大尺寸非等强度光斑的实现及其应用。第5章 介绍双光子加工、超分辨元件的设计方法、超分辨实 验等内容。第6章介绍柱矢量光束的生成方法、聚焦 特性及应用。
     本书可供从事二元光学的科研人员和工程技术人 员参考，也可以作为光学类、光学工程类、物理类等 相关学科的研究生和高年级本科生的参考书。
    

目录

第1章 绪论
1.1 激光束的传输
1.1.1 激光束的传输特性
1.1.2 激光束的应用需求
1.2 激光束的变换
1.2.1 基于折射原理的激光束变换
1.2.2 基于衍射原理的激光束变换
1.3 二元光学及其优势
参考文献
第2章 二元光学基础理论及优化算法
2.1 二元光学基础理论
2.1.1 亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理
2.1.2 索末菲辐射条件
2.1.3 基尔霍夫边界条件
2.1.4 菲涅尔衍射
2.1.5 夫琅和费衍射
2.2 二元光学元件优化设计
2.2.1 几何变换法
2.2.2 优化算法
2.2.3 精细化设计
2.2.4 衍射超分辨元件的全局优化
2.2.5 非夫琅和费衍射系统的二元光学元件优化
2.3 光束变换性能的空间频谱分析
2.3.1 空间频谱
2.3.2 性能参数定义
2.3.3 滤波性能
参考文献
第3章 二值相位光栅及其应用
3.1 达曼光栅设计原理
3.1.1 一维达曼光栅设计原理
3.1.2 达曼光栅二维优化编码原理
3.2 点阵型准达曼光栅(Quasi-Dammann Grating)
3.2.1 QDG的编码方式
3.2.2 QDG的描述参数
3.2.3 QDG目标函数定义
3.2.4 QDG优化设计
3.3 圆环形达曼光栅
3.3.1 宽带圆环形达曼光栅
3.3.2 窄带圆环形达曼光栅
3.4 二值相位光栅的制作和检测
3.4.1 二值位相光栅的制作
3.4.2 二值相位光栅的检测
3.4.3 误差分析
3.5 二值相位光栅的应用
3.5.1 点阵型二值相位光栅的应用
3.5.2 点阵光斑与激光表面强化
3.5.3 条带达曼光栅及其应用
参考文献
第4章 多阶二元光学元件与激光束整形
4.1 多圆环二元光学整形元件
4.1.1 设计方法
4.1.2 设计实例
4.1.3 多台阶光束整形元件制作
4.2 任意二维分布二元光学激光束整形元件
4.2.1 不同衍射场数值计算方法的采样范围
4.2.2 发散球面波入射情况下的二次采样数值计算方法
4.2.3 折衍混合元件实现大衍射场激光束整形
4.3 二维精细化设计
4.3.1 光束整形衍射图案中的激光散斑
4.3.2 抑制激光散斑的光束整形优化算法
4.4 二元光学激光束整形元件的应用
4.4.1 多圆环光束整形元件的应用
4.4.2 非对称光束整形元件的应用
4.4.3 精细化设计光束整形元件的应用
参考文献
第5章 双光子衍射超分辨率加工
5.1 双光子加工简介
5.1.1 双光子激发原理和技术特点
5.1.2 双光子微细加工研究现状
5.2 衍射超分辨元件设计方法
5.2.1 衍射超分辨性能参数
5.2.2 小数值孔径下衍射超分辨元件设计方法
5.2.3 大数值孔径下衍射超分辨元件设计
5.3 双光子加工的分辨率增强实验
5.3.1 横向超分辨仿真实验
5.3.2 横向超分辨实验
5.4 径向偏振光入射下衍射超分辨元件设计与性能
5.4.1 二维衍射超分辨元件设计与性能
5.4.2 三维衍射超分辨元件设计与性能
参考文献
第6章 柱矢量光束及应用
6.1 柱矢量光束简介
6.1.1 基本概念
6.1.2 自由空间传播特性
6.2 柱矢量光束的生成方法
6.2.1 生成方法综述
6.2.2 基于亚波长金属光栅的生成方法
6.3 柱矢量光束的聚焦特性
6.3.1 相位均匀分布的柱矢量光束的聚焦特性
6.3.2 柱偏振涡旋光束的聚焦特性
6.3.3 **次轴对称偏振光束的聚焦特性
6.4 柱矢量光束在材料加工中的应用
6.4.1 光束偏振态对材料加工效率的影响
6.4.2 聚焦整形技术在材料加工中的应用
参考文献

光之魅影：微纳光学器件的奇妙世界 人类对光的探索从未停止。从古老的透镜到现代的激光，光以其独特的性质，不断推动着科学技术的进步，深刻地改变着我们的生活。在微观尺度上，光的行为更是展现出令人着迷的复杂性和无限可能。本书将带您走进一个由微纳光学器件构建的奇妙世界，揭示光如何被精准操控，以及由此衍生的前沿技术及其在各个领域的广泛应用。 第一章：微纳光学器件的基石——光的衍射与干涉 光学世界的核心在于光的波动性。当光波遇到障碍物或通过狭缝时，会发生衍射现象，表现出绕射和扩展的特性。在微观尺度下，纳米级别的结构对光的衍射行为有着至关重要的影响。光的干涉，即两束或多束光波叠加时，因其相位关系而产生的强度增强或减弱的现象，更是实现许多精密光学器件功能的基础。 本章将深入探讨衍射和干涉的基本原理，并重点阐述微纳结构如何利用这些现象来控制光的传播方向、强度和相位。我们将了解菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的区别，以及不同形状和尺寸的微纳结构（如衍射光栅、微透镜阵列）如何产生独特的衍射图案。同时，干涉理论在多层膜光学元件、表面等离激元等领域的重要性也将得到充分的展现。理解了这些基础概念，我们才能更好地认识后续章节中各种先进光学器件的运作机制。 第二章：光之雕塑家——微纳结构的光学特性 微纳光学器件的精髓在于其精巧的结构设计。这些结构通常由金属、半导体、介电材料等在纳米尺度下加工而成，能够以前所未有的精度调控光的行为。本章将聚焦于这些微纳结构如何赋予光以“雕塑家”般的力量，赋予光以全新的光学特性。 我们将详细介绍几种关键的微纳结构类型，例如： 衍射光栅 (Diffractive Gratings): 周期性排列的纳米槽或纳米柱，能够将入射光束衍射成多个方向的束，是光谱仪、全息成像等技术的核心。我们将探讨光栅的结构参数（如周期、深度、占空比）如何影响衍射效率和衍射角。 超表面 (Metasurfaces): 一维或二维纳米结构阵列，能够以极低的损耗实现对光的振幅、相位和偏振的任意调控。超表面器件的厚度仅为亚波长量级，相比于传统的光学元件具有显著的轻薄化和集成化优势。我们将深入了解亚波长单元（如纳米天线、纳米偶极子）如何与光发生耦合，以及通过设计单元的形状、尺寸、材料和排列方式，实现精确的光场操控。 等离激元结构 (Plasmonic Structures): 在金属纳米结构表面，当自由电子与入射光波发生共振时，会产生表面等离激元（Surface Plasmons）。这种现象能够极大地增强局域光场，为传感、成像和非线性光学提供了新的平台。本章将探讨表面等离激元共振的原理，以及金属纳米颗粒、纳米线等结构在增强光信号、实现近场光学操控方面的应用。 光子晶体 (Photonic Crystals): 具有周期性光学常数的人工结构，能够形成光学带隙，阻止特定波长范围的光传播。光子晶体在光通信、光存储和量子信息处理等领域具有重要的应用前景。我们将讨论一维、二维和三维光子晶体的结构设计及其光学带隙的形成机制。 通过对这些微纳结构的深入剖析，读者将能深刻理解微纳尺度下光与物质相互作用的奥秘，为后续的应用探索打下坚实的基础。 第三章：光之魔术师——微纳光学器件的设计与制造 精巧的微纳结构并非凭空而生，它们需要借助先进的设计软件和精密的制造技术才能得以实现。本章将揭示微纳光学器件的“魔术师”——设计与制造的奇妙过程。 在设计方面，我们将探讨电磁仿真软件在预测和优化微纳结构光学性能中的关键作用。通过数值计算和模拟，工程师们可以在虚拟环境中精确地预测器件对光的响应，并不断优化设计参数，以达到预期的功能。我们还将介绍光学设计原理在微纳器件设计中的应用，例如基于惠更斯原理的衍射光学元件设计，以及基于Butterworth或Chebyshev滤波器的超表面设计。 在制造方面，微纳加工技术是实现高精度、高重复性微纳结构的核心。本章将详细介绍几种主流的微纳加工技术： 光刻技术 (Photolithography): 包括紫外光刻、深紫外光刻、极紫外光刻等，通过使用掩模版将图形转移到光刻胶上，再通过刻蚀或沉积工艺形成微纳结构。这是大规模制造微纳器件最常用的技术。 电子束刻蚀 (Electron Beam Lithography): 利用聚焦电子束直接在光刻胶上绘制图形，具有极高的分辨率，能够实现纳米尺度的精细结构加工，但加工速度相对较慢，适合于研发和小批量生产。 聚焦离子束刻蚀 (Focused Ion Beam Milling): 利用聚焦的离子束直接去除材料，可以对现有器件进行修改或直接加工三维微纳结构，具有独特的加工灵活性。 纳米压印技术 (Nanoimprint Lithography): 将预先制备好的模具压印到聚合物材料上，通过热压或紫外固化形成纳米结构，是一种高效、低成本的大规模纳米结构复制技术。 自组装技术 (Self-Assembly): 利用分子或纳米粒子在特定条件下的自发聚集行为，形成有序的纳米结构，为制造复杂的三维微纳结构提供了新的途径。 我们将分析不同加工技术的优缺点，以及它们在制备不同类型微纳光学器件时的适用性。理解了制造过程中的挑战与机遇，将有助于我们更全面地认识微纳光学器件的实现难度与发展潜力。 第四章：光之应用——微纳光学器件的革新力量 微纳光学器件的出现，不仅丰富了我们对光的理解，更重要的是，它们正在以前所未有的方式改变着我们的技术和生活。本章将聚焦于微纳光学器件在各个领域的广泛应用，展示它们作为“革新力量”的强大潜力。 增强现实与虚拟现实 (AR/VR): 微纳光学器件，特别是超表面技术，为AR/VR设备带来了革命性的变革。轻薄、高效的微纳光波导、全息显示元件和衍射光学元件，使得AR/VR眼镜能够实现更广阔的视场角、更高的成像质量和更低的功耗，为用户带来更沉浸式的体验。 生物医学成像与诊断: 微纳光学传感器和成像系统，能够实现对生物样本的超高分辨率成像，并能够进行微量物质的快速检测。例如，基于等离激元共振的纳米传感器，能够实现对特定生物标志物的灵敏检测，为疾病的早期诊断提供了新的可能。微纳光学显微镜也能够突破传统衍射极限，实现对细胞、分子等微观结构的精细观察。 通信与信息技术: 微纳光学器件在光通信领域扮演着越来越重要的角色。微型化的光开关、光调制器、光耦合器等，使得光通信系统更加紧凑、高效。光子集成芯片的出现，更是将多种光学元件集成到同一芯片上，有望实现更高速、更低功耗的光计算和光存储。 消费电子产品: 从智能手机的摄像头到投影仪，微纳光学器件的身影无处不在。微型化、高性能的微透镜阵列、衍射光学元件等，提升了产品的便携性和功能性。例如，智能手机中的抬头显示（HUD）技术，就可能得益于先进的微纳光学器件。 新能源与环境监测: 在太阳能电池领域，微纳结构能够优化光的吸收和传输，提高光电转换效率。在环境监测方面，微纳光学传感器能够实时监测空气和水中的污染物，为环境保护提供支持。 人工智能与计算: 微纳光学器件与人工智能的结合，催生了光计算的新兴领域。通过利用光的并行处理能力，以及微纳结构对光的高效调控，有望实现比电子计算更快速、更节能的计算方式，为人工智能的发展提供新的硬件平台。 结语 光，这位永恒的信使，在微纳尺度下展现出无穷的魅力。本书带领读者跨越了从基本原理到前沿应用的广阔图景，深入探索了微纳光学器件如何以前所未有的精度操控光，并如何为人类的科技进步和生活改善注入源源不断的动力。随着科学技术的不断发展，微纳光学领域必将涌现出更多令人惊叹的发现和应用，为我们构建一个更加智能、高效、美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

尽管我对激光和光学领域有着浓厚的兴趣，但接触二元光学变换的经历并不多。阅读这本书，让我感觉像是打开了一扇新的大门。作者并没有假设读者已经具备了深厚的基础，而是从头开始，一步步引导读者进入二元光学的世界。书中对于一些关键概念的阐释，比如衍射效率、衍射级次控制等，都用了非常形象的比喻和直观的图示，让我很快就抓住了核心要点。同时，书中对于各种衍射元件的设计方法和优化策略的介绍，也让我对如何“设计”光学元件有了全新的认识。我原本以为二元光学只是个理论概念，但读完后发现它在实际应用中有着如此广泛的空间，这极大地激发了我对这个领域的探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

本书在应用案例的选取上非常具有前瞻性和实用性，这一点让我非常兴奋。它不仅仅是介绍了一些理论，而是真正将二元光学变换的潜力在实际场景中展现出来。我印象最深刻的是关于微纳光学器件制造的部分，作者详细介绍了如何利用二元光学设计与现代微纳加工技术相结合，制造出体积小、集成度高的光学系统，这对于未来的便携式光谱仪、生物传感器乃至AR/VR显示设备都有着巨大的启示意义。书中对于生物医学成像应用的讨论也相当精彩，例如利用二元光学元件提升显微镜的分辨率和信噪比，这让我看到了光学技术在疾病诊断和科学研究中的无限可能。虽然有些应用我目前还无法完全理解其技术细节，但作者的描述已经成功激发了我进一步探索这些前沿领域的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一大亮点在于其严谨的数学推导和严密的逻辑结构。对于那些希望深入理解二元光学变换背后数学原理的读者来说，这本书无疑是一份宝藏。作者在讲解每一个概念时，都会从基本的物理定律出发，逐步推导出相关的数学模型。我特别欣赏作者在推导过程中对每一步的解释都非常详细，并且会引用相关的文献来佐证其严谨性。这使得我在阅读过程中，即便遇到一些复杂的数学公式，也能凭借清晰的逻辑梳理和严谨的推导过程，逐渐理解其含义和物理意义。对于我来说，这不仅仅是学习知识的过程，更是一种思维训练，帮助我建立起对复杂光学问题的分析框架。

评分☆☆☆☆☆

从排版和设计上来说，这本书也做得相当出色。我个人非常看重书籍的阅读体验，而这本书在这方面做得非常到位。纸张的质量很好，翻阅起来手感舒适，不易反光。字体大小适中，间距合理，长时间阅读也不会感到疲劳。书中的公式和图表都经过精心排版，清晰易读，与正文的结合也非常融洽。我尤其注意到作者在引用参考文献时，格式统一规范，这体现了作者的专业素养和对细节的关注。整体而言，这本书给人的感觉是非常专业、严谨且富有品质的，这无疑会提升读者的阅读兴趣和学习效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的惊喜在于它对基础理论的讲解深入浅出，虽然标题听起来有点技术性，但作者并没有一开始就抛出晦涩难懂的公式和推导。相反，他从光束的传播性质、衍射原理等最根本的概念讲起，循序渐进地引入了二元光学元件的设计思想。我尤其喜欢其中关于像差校正部分的阐述，通过模拟不同形状和参数的二元光学元件，清晰地展示了如何有效地补偿传统光学系统中的缺陷。书中的图示也恰到好处，将抽象的概念具象化，让人更容易理解。读完这部分，我对于“什么是二元光学”以及“它为什么重要”有了非常扎实的认识，这为后续学习更复杂的应用打下了坚实的基础。作者在文字表达上也非常严谨，但又不失生动，即便是我这样的非专业读者，也能在其中感受到光学世界的奇妙。