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第1章 现代应用光学基础理论概述1

1.1概述1

1.1.1本书的背景1

1.1.2本书的内容安排1

1.2光学系统设计中常用的光学材料特征参数2

1.2.1光学材料的光学参量2

1.2.2热系数及温度变化效应的消除4

1.2.3其他玻璃数据4

1.3新型光学材料5

1.3.1新型光学材料概述5

1.3.2光学材料发展概况6

1.4液晶材料及液晶显示器12

1.4.1液晶材料及其分类12

1.4.2常用液晶显示器件的基本结构和工作原理16

1.4.3 STN-LCD技术27

1.4.4液晶光阀技术32

1.4.5硅上液晶（LCoS）反射式显示器36

1.4.6光计算用SLM38

1.5电光源和光电探测器38

1.5.1电光源38

1.5.2激光器41

1.5.3光电导探测器48

1.5.4光伏探测器49

1.5.5位敏探测器53

1.5.6阵列型光电探测器56

1.6波像差像质评价基础知识59

1.6.1光学系统像差的坐标及符号规则59

1.6.2无像差成像概念和完善镜头聚焦衍射模式60

参考文献63

第2章 光学非球面的应用67

2.1概述67

2.2非球面曲面方程67

2.2.1旋转对称的非球面方程67

2.2.2圆锥曲线的意义68

2.2.3其他常见非球面方程70

2.2.4非球面的法线和曲率71

2.3非球面的初级像差71

2.3.1波像差及其与垂轴像差的关系71

2.3.2非球面的初级像差73

2.3.3折射锥面轴上物点波像差75

2.3.4折射锥面轴外物点波像差76

2.4微振（perturbed）光学系统的初级像差计算77

2.4.1偏心（decentered）光学面78

2.4.2光学面的倾斜80

2.4.3间隔失调（despace）面81

2.5两镜系统的理论基础82

2.5.1两镜系统的基本结构形式82

2.5.2单色像差的表示式82

2.5.3消像差条件式84

2.5.4常用的两镜系统85

2.6二次圆锥曲面及其衍生高次项曲面86

2.6.1消球差的等光程折射非球面86

2.6.2经典卡塞格林系统87

2.6.3格里高里系统88

2.6.4只消球差的其他特种情况88

2.6.5 R-C（Ritchey-Chretien）系统及马克苏托夫系统89

2.6.6等晕系统的特殊情况90

2.6.7库特（Cuder）系统及同心系统91

2.6.8史瓦希尔德（Schwarzschield）系统92

2.6.9一个消四种初级像差（SⅠ ＝ SⅡ＝SⅢ＝SⅣ＝0）的系统93

2.6.10无焦系统93

2.7两镜系统的具体设计过程93

2.7.1 R-C系统的设计93

2.7.2格里高里系统与卡塞格林系统94

2.8施密特光学系统设计95

2.8.1施密特光学系统的初级像差95

2.8.2施密特校正器的精确计算法98

2.9三反射镜系统设计示例99

2.9.1设计原则99

2.9.2设计过程分析100

2.9.3设计示例101

参考文献103

第3章 衍射光学元件105

3.1概述105

3.1.1菲涅耳圆孔衍射——菲涅耳波带法106

3.1.2菲涅耳圆孔衍射的特点108

3.1.3菲涅耳圆屏衍射109

3.2波带片110

3.2.1菲涅耳波带片110

3.2.2相位型菲涅耳波带片112

3.2.3条形或方形波带片113

3.3衍射光学器件衍射效率113

3.3.1锯齿形一维相位光栅的衍射效率113

3.3.2台阶状（二元光学）相位光栅的衍射效率及其计算114

3.4通过衍射面的光线光路计算115

3.5衍射光学系统初级像差118

3.5.1衍射光学透镜的单色初级像差特性118

3.5.2折衍混合成像系统中衍射结构的高折射率模型及PWC描述121

3.5.3 P∞、 W∞、 C与折衍混合单透镜结构的函数关系122

3.6折衍光学透镜的色散性质及色差的校正123

3.6.1折衍光学透镜的等效阿贝数v123

3.6.2用DOL实现消色差124

3.6.3折衍光学透镜的部分色散及二级光谱的校正125

3.7衍射透镜的热变形特性127

3.7.1光热膨胀系数127

3.7.2消热变形光学系统的设计129

3.7.3折衍混合系统消热差系统设计示例130

3.8衍射面的相位分布函数132

3.8.1用于平衡像差的衍射面的相位分布函数132

3.8.2用于平衡热像差的衍射面的相位分布函数133

3.9多层衍射光学元件（multi-layer diffractive optical elements）133

3.9.1多层衍射光学元件的理论分析134

3.9.2多层衍射光学元件的结构134

3.9.3多层衍射光学元件材料的选择134

3.9.4多层衍射光学元件的衍射效率135

3.9.5多层衍射光学元件在成像光学系统中的应用举例136

3.10谐衍射透镜（HDL）及其成像特点137

3.10.1谐衍射透镜137

3.10.2谐衍射透镜的特点137

3.10.3单片谐衍射透镜成像138

3.10.4谐衍射／折射太赫兹多波段成像系统设计示例139

3.11衍射光学轴锥镜（简称衍射轴锥镜）143

3.11.1衍射轴锥镜143

3.11.2设计原理和方法144

参考文献150

第4章 非对称光学系统像差理论153

4.1波像差与Zernike多项式概述153

4.1.1波前像差理论概述153

4.1.2角向、横向和纵向像差154

4.1.3 Seidel像差的波前像差表示155

4.1.4泽尼克（Zernike）多项式162

4.1.5条纹（fringe） Zernike系数164

4.1.6波前像差的综合评价指标165

4.1.7色差167

4.1.8典型光学元件的像差特性167

4.2非对称旋转成像光学系统中像差理论174

4.2.1重要概念简介174

4.2.2倾斜非球面光学面处理176

4.2.3局部坐标系统（LCS）近轴光方法计算单个光学面像差场中心176

4.2.4 OAR的参数化179

4.2.5倾斜和偏心的光学面的定位像差场对称中心矢量（像差场偏移量的推导）181

4.2.6基于实际光线计算单个面的像差场中心182

4.2.7失调光学系统的波像差表示式183

4.2.8举例：LCS近轴计算与其实际光线等价计算的比较185

4.3近圆光瞳非对称光学系统三级像差的描述187

4.3.1光学系统的像差场为各个面的贡献之和187

4.3.2带有近圆光瞳的非旋转对称光学系统中的三级像差187

4.3.3节点像差场191

4.3.4波前误差以及光线的横向像差194

4.3.5非对称光学系统中的三级畸变195

4.4非旋转对称光学系统的多节点五级像差：球差197

4.4.1非旋转对称光学系统像差概述197

4.4.2非旋转对称光学系统的五级像差198

4.4.3五级像差的特征节点行为：球差族包括的各项199

参考文献203

第5章 光学自由曲面的应用205

5.1光学自由曲面概述205

5.2参数曲线和曲面206

5.2.1曲线和曲面的参数表示206

5.2.2参数曲线的代数和几何形式210

5.3 Bezier曲线与曲面212

5.3.1 Bezier曲线的数学描述和性质212

5.3.2 Bezier曲面215

5.4 B样条（B-spline）曲线与曲面217

5.4.1 B样条曲线的数学描述和性质217

5.4.2 B样条曲线的性质219

5.4.3 B样条曲面的表示220

5.5双三次均匀B样条曲面221

5.5.1 B样条曲面221

5.5.2双三次均匀B样条曲面的矩阵公式223

5.6非均匀有理B样条（NURBS）曲线与曲面224

5.6.1 NURBS曲线与曲面224

5.6.2 NURBS曲线的定义224

5.6.3 NURBS表示226

5.6.4非均匀有理B样条曲面228

5.7 Coons曲面229

5.7.1基本概念229

5.7.2双线性Coons曲面230

5.7.3双三次Coons曲面231

5.8自由曲面棱镜光学系统232

5.8.1自由曲面棱镜概述232

5.8.2矢量像差理论及初始结构确定方法233

5.8.3自由曲面棱镜设计236

5.8.4用光学设计软件设计含自由曲面的光学系统238

参考文献239

第6章 共形光学系统241

6.1概述241

6.1.1共形光学系统的一般要求241

6.1.2共形光学系统的主要参量244

6.1.3共形光学系统中的像差校正250

6.1.4共形光学系统实际应用须考虑的问题252

6.2椭球整流罩的几何特性及消像差条件在共形光学系统中的应用253

6.2.1椭球面几何特性分析253

6.2.2椭球整流罩的几何特性256

6.2.3利用矢量像差理论分析椭球整流罩结构的像差特性258

6.3基于Wassermann-Wolf方程的共形光学系统设计259

6.3.1共形光学系统解决像差动态变化的方法概述259

6.3.2共形光学系统的像差分析260

6.3.3 Wassermann-Wolf非球面理论261

6.3.4利用Wassermann-Wolf原理设计共形光学系统265

6.4折／反射椭球形整流罩光学系统的设计268

6.4.1折／反射椭球形整流罩光学系统的设计原则269

6.4.2椭球形整流罩像差分析269

6.4.3两镜校正系统初始结构设计原理269

6.4.4用平面对称矢量像差理论分析光学系统像差特性274

6.4.5设计结果275

6.5共形光学系统的动态像差校正技术276

6.5.1共形光学系统的固定校正器276

6.5.2弧形校正器278

6.5.3基于轴向移动柱面—泽尼克校正元件的动态像差校正技术280

6.6二元光学元件在椭球整流罩导引头光学系统中的应用283

6.6.1二元光学元件的光学特性284

6.6.2二元衍射光学元件在椭球形整流罩导引头光学系统中的应用286

6.6.3利用衍／射光学元件进行共形整流罩像差校正的研究288

6.6.4折／衍混合消热差共形光学系统的设计291

6.7利用自由曲面进行微变焦共形光学系统设计295

6.7.1自由曲面进行微变焦共形光学系统的特点295

6.7.2利用自由曲面的像差校正方法295

6.8基于实际光线追迹的共形光学系统设计概述298

6.8.1实际光线追迹设计方法可在共形光学系统整个观察视场内得到较好像质298

6.8.2实际光线追迹方法概述299

参考文献302

第7章 非成像光学系统308

7.1引言308

7.1.1太阳能热发电技术简介308

7.1.2太阳能光伏发电311

7.1.3照明非成像光学312

7.2非成像光学概述314

7.2.1非成像会聚器特性314

7.2.2光学扩展不变量314

7.2.3会聚度的定义315

7.3会聚器理论中的一些几何光学概念316

7.3.1光学扩展量的几何光学概念316

7.3.2在成像光学系统中像差对会聚度的影响317

7.3.3光学扩展量（拉氏不变量）和相空间的广义概念318

7.3.4斜不变量320

7.4非成像光学的边缘光线原理322

7.4.1边缘光线原理322

7.4.2边缘光线原理应用——“拉线”方法322

7.5复合抛物面会聚器（CPC）324

7.5.1光锥会聚器324

7.5.2复合抛物面会聚器（CPC）概述324

7.5.3复合抛物面会聚器的性质326

7.5.4增加复合抛物面会聚器的最大会聚角328

7.6同步多曲面设计方法331

7.6.1 SMS方法设计会聚器概述331

7.6.2一个非成像透镜的设计：RR会聚器332

7.6.3 XR会聚器335

7.6.4 RX会聚器337

7.7 XX类会聚器340

7.7.1 XX类会聚器的原理340

7.7.2 RX1会聚器341

7.7.3 RX 1会聚器的三维分析341

7.8非成像光学用于LED照明343

7.8.1边缘光线扩展度守恒原理和控制网格算法344

7.8.2 LED的非成像光学系统设计实例346

7.8.3大范围照明光源设计（二维给定光分布设计）347

7.9非成像光学用于LED均匀照明的自由曲面透镜348

7.9.1均匀照明的自由曲面透镜概述348

7.9.2 LED浸没式自由曲面透镜设计方法349

7.9.3设计示例351

参考文献353

第8章 光电光学系统中紧凑型照相光学系统设计356

8.1概述356

8.1.1数码相机的组成356

8.1.2数码相机中图像传感器CCD和CMOS的比较357

8.1.3数码相机的分类359

8.1.4数码相机的光学性能364

8.1.5数码相机镜头的分类和特点365

8.2数码相机镜头设计示例367

8.2.1球面定焦距镜头设计示例367

8.2.2非球面定焦距镜头设计示例370

8.3变焦距镜头设计示例372

8.3.1变焦透镜组原理373

8.3.2非球面变倍镜头初始数据373

8.3.3折叠式（潜望式）变焦镜头示例376

8.4手机照相光学系统378

8.4.1手机照相光学系统概述378

8.4.2两片型非球面手机物镜设计示例379

8.4.3三片型手机物镜设计382

8.5手机镜头新技术概述385

8.5.1自由曲面在手机镜头中的应用385

8.5.2液体镜头385

8.6鱼眼镜头概述388

8.6.1鱼眼镜头是“仿生学的示例”388

8.6.2鱼眼镜头基本结构的像差校正390

8.6.3鱼眼镜头基本光学结构的演变391

8.6.4鱼眼镜头的发展391

8.6.5鱼眼镜头的光学性能393

8.6.6光阑球差与入瞳位置的确定396

8.6.7光阑彗差与像差渐晕398

8.6.8鱼眼镜头示例与投影方式比较399

参考文献402

第9章 光学系统焦深的扩展与衍射极限的突破405

9.1概述405

9.1.1扩展焦深概述405

9.1.2超衍射极限近场显微术概述409

9.1.3远场超分辨成像418

9.2光学成像系统景深的延拓420

9.2.1景深延拓概述420

9.2.2延拓景深的方形孔径相位模板425

9.2.3增大景深的圆对称相位模板438

9.3多环分区圆对称相位模板设计442

9.3.1多环分区圆对称相位模板的概念442

9.3.2多环分区圆对称相位模板对应系统的特性448

9.3.3圆对称相位模板成像系统的优缺点450

9.3.4初级像差的影响以及延拓景深图像的复原451

9.3.5延拓景深相位模板系统的图像复原与其光学成像系统的光学设计456

9.3.6延拓景深光学成像系统的光学设计460

9.4轴锥镜（axicon）扩展焦深468

9.4.1轴锥镜468

9.4.2小焦斑长焦深激光焦点的衍射轴锥镜的设计476

9.5近场光学与近场光学显微镜478

9.5.1近场光学概念478

9.5.2近场扫描光学显微镜（NSOM）482

9.6扫描探针显微镜488

9.6.1与隧道效应有关的显微镜489

9.6.2原子力显微镜（AFM）491

9.6.3扫描力显微镜（SFM）495

9.6.4检测材料不同组分的SFM技术498

9.6.5光子扫描隧道显微镜（PSTM）499

9.7原子力显微镜504

9.7.1原子力显微镜的基本组成504

9.7.2近场力505

9.7.3微悬臂力学507

9.7.4 AFM探测器信号508

9.7.5原子力显微镜的测量模式509

9.7.6原子力显微镜检测成像技术512

9.7.7 AFM的优点和正在改进之处513

9.7.8电力显微镜（EFM）513

9.8远场超高分辨率显微术516

9.8.1远场超高分辨率显微术概述516

9.8.2 4Pi显微镜517

9.8.3 3D随机光学重建显微镜（STORM）519

9.8.4平面光显微镜（SPIM）基本原理520

9.8.5福斯特共振能量转移显微镜（FRETM）521

9.8.6全内反射荧光显微镜（TIRFM）522

9.9衍射光学组件用于扫描双光子显微镜的景深扩展524

9.9.1远场超分辨显微镜扩展焦深概述524

9.9.2扩展焦深显微光学系统设计525

9.9.3扫描双光子显微成像系统的扩展景深实验528

参考文献532

第10章 自适应光学技术应用概述542

10.1引言542

10.1.1自适应光学技术的发展542

10.1.2自适应光学系统544

10.1.3自适应光学应用技术545

10.1.4自适应光学在相控阵系统中的应用547

10.1.5高能激光相控阵系统简介549

10.2自适应光学系统原理553

10.2.1自适应光学概念553

10.2.2共光路／共模块自适应光学原理及衍生光路557

10.3自适应光学系统的基本组成原理和应用569

10.3.1波前传感器569

10.3.2波前校正器578

10.3.3波前控制器及控制算法584

10.3.4激光导星原理及系统589

10.4天文望远镜及其自适应光学系统601

10.4.1 2.16 m望远镜及其自适应光学系统601

10.4.2 37单元自适应光学系统608

10.4.3 1.2 m望远镜61单元自适应光学系统612

10.5锁相光纤准直器的自适应阵列实验系统620

10.5.1概述620

10.5.2光纤准直器的自适应阵列中的反馈控制626

10.6阵列光束优化式自适应光学的原理与算法631

10.6.1光学相控阵技术基本概念631

10.6.2优化算法自适应光学633

10.6.3阵列光束优化式自适应光学的原理与发展634

10.6.4阵列光束优化式自适应光学算法635

10.7自适应光学技术在自由空间光通信中的应用642

10.7.1自由空间光通信概述642

10.7.2自由空间光通信系统概述643

10.7.3一些自由空间光通信的示例649

10.7.4自适应光学结合脉冲位置调制（PPM）改善光通信性能653

10.7.5无波前传感自适应光学（AO）系统656

10.8自由空间激光通信终端系统原理659

10.8.1终端系统结构和工作原理659

10.8.2激光收发子系统660

10.8.3捕获跟踪瞄准（ATP）子系统662

10.8.4光学平台子系统662

10.8.5卫星终端系统概述666

10.8.6基于自适应光学技术的星载终端光学系统方案示例673

10.9自适应光学技术的其他典型应用举例675

10.9.1自适应光学技术在惯性约束聚变技术中的应用概述675

10.9.2自适应光学用于月球激光测距679

10.9.3自适应光学系统在战术激光武器中的应用简介682

10.9.4自适应光学在医学眼科成像中的应用689

参考文献696

第11章 微纳投影光刻技术导论711

11.1引言711

11.2光刻离轴照明技术717

11.3投影光刻掩模误差补偿721

11.4投影光刻相移掩模728

11.5电子投影光刻（EPL）735

11.6离子束曝光技术750

11.7纳米压印光刻（NIL）技术754

参考文献761

第12章 投影光刻物镜769

12.1概述769

12.1.1光刻技术简介769

12.1.2提高光刻机性能的关键技术769

12.1.3 ArF光刻机研发进展771

12.1.4下一代光刻技术的研究进展772

12.2投影光刻物镜的光学参量772

12.2.1投影光刻物镜的光学特征772

12.2.2工作波长与光学材料774

12.3投影光刻物镜结构形式784

12.3.1折射式投影物镜结构形式784

12.3.2折射式光刻投影物镜785

12.3.3深紫外（DUV）投影光刻物镜设计要求786

12.3.4深紫外（DUV）非球面的投影光刻物镜786

12.3.5光阑移动对投影光刻物镜尺寸的影响787

12.4光刻物镜的像质评价788

12.4.1波像差与分辨率788

12.4.2基于Zernike多项式的波像差分解791

12.4.3条纹Zernike多项式的不足与扩展794

12.5运动学安装机理与物镜像质精修795

12.5.1运动学安装机理795

12.5.2物镜像质精修796

12.5.3投影光刻物镜的像质补偿796

12.6进一步扩展NA801

12.6.1用Rayleigh公式中的因子扩展NA801

12.6.2非球面的引入802

12.6.3反射光学元件的引入802

12.6.4两次曝光或两次图形曝光技术803

12.7浸没式光刻技术803

12.7.1浸没式光刻的原理803

12.7.2浸没液体804

12.7.3浸没式大数值孔径投影光刻物镜805

12.7.4偏振光照明806

12.7.5投影光刻物镜的将来趋势808

12.8极紫外（EUV）光刻系统810

12.8.1极紫外（EUV）光源810

12.8.2 EUVL（extreme ultraviolet lithography）投影光刻系统的主要技术要求813

12.8.3两镜EUV投影光刻物镜815

12.8.4 ETS 4镜原型机819

12.9 EUVL6镜投影光学系统设计820

12.9.1非球面6镜投影光学系统结构820

12.9.2分组设计法——渐进式优化设计6片（22 nm技术节点）反射式非球面投影光刻物镜821

12.9.3 EUVL照明系统设计要求825

12.10鞍点构建方法用于光刻物镜设计827

12.10.1构建鞍点的价值函数的基本性质827

12.10.2鞍点构建828

12.10.3 DUV光刻物镜的枢纽830

12.10.4深紫外（DUV）光刻物镜设计举例832

12.10.5用鞍点构建方法设计EUV投影光刻系统835

12.10.6极紫外（EUV）光刻物镜举例836

12.10.7鞍点构建设计方法中加入非球面设计概述837

参考文献840

第13章 表面等离子体纳米光子学应用850

13.1表面等离子体概述850

13.1.1表面等离子体相关概念850

13.1.2表面等离子体激发方式852

13.2 SPP产生条件和色散关系854

13.2.1电荷密度波（CWD）与激发SPP的条件854

13.2.2介电质／金属结构中典型的SPP色散曲线856

13.3 SPP的特征长度858

13.3.1概述858

13.3.2 SPP的波长λSPP859

13.3.3 SPP的传播距离δSPP860

13.3.4实验862

13.3.5 SPP场的穿透深度δd和δm863

13.4 SPP的透射增强864

13.4.1透射增强864

13.4.2围绕单孔的同心环槽状结构865

13.4.3平行于单狭缝的对称线性槽阵列866

13.5突破衍射极限的超高分辨率成像和银超透镜的超衍射极限成像867

13.5.1超透镜的构成867

13.5.2银超透镜868

13.5.3银超透镜成像实验869

13.6 SPP纳米光刻技术870

13.6.1表面等离子体共振干涉纳米光刻技术870

13.6.2基于背面曝光的无掩模表面等离子体激元干涉光刻871

13.6.3在纳米球—金属表面系统中激发间隙模式用于亚30 nm表面等离子体激元光刻873

13.6.4用介电质—金属多层结构等离子体干涉光刻875

13.7高分辨率并行写入无掩模等离子体光刻879

13.7.1无掩模等离子体光刻概述879

13.7.2传播等离子体（PSP）和局域等离子体（LSP）879

13.7.3纳米等离子体光刻渐进式多阶聚焦方案880

参考文献885

第14章 干涉技术与光电系统892

14.1概述892

14.1.1经典干涉理论892

14.1.2光的相干性893

14.1.3常用的激光器及其相干性894

14.2传统干涉仪的光学结构897

14.2.1迈克尔逊（Michelson）干涉仪897

14.2.2斐索（Fizeau）干涉仪898

14.2.3泰曼-格林（Twyman-Green）干涉仪899

14.2.4雅敏（Jamin）干涉仪900

14.2.5马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉仪901

14.3激光干涉仪的光学结构901

14.3.1激光偏振干涉仪902

14.3.2激光外差干涉仪904

14.3.3半导体激光干涉仪光学系统906

14.3.4激光光栅干涉仪光学系统907

14.3.5激光多波长干涉仪912

14.3.6红外激光干涉仪916

14.3.7双频激光干涉仪919

14.4波面与波形干涉系统光学结构921

14.4.1棱镜透镜干涉仪光学系统922

14.4.2波前剪切干涉仪923

14.4.3三光束干涉仪与多光束干涉仪926

14.4.4数字波面干涉系统928

14.4.5锥度的干涉测量光学结构930

14.5表面微观形貌的干涉测量系统931

14.5.1相移干涉仪光学结构931

14.5.2锁相干涉仪光学结构931

14.5.3干涉显微系统光学结构933

14.5.4双焦干涉显微镜光学结构936

14.6亚纳米检测干涉光学系统937

14.6.1零差检测干涉系统937

14.6.2外差检测干涉系统939

14.6.3自混频检测系统940

14.6.4自适应检测系统942

14.7 X射线干涉仪系统光学结构943

14.7.1 X射线干涉仪的特点943

14.7.2 X射线干涉仪的原理944

14.7.3 X射线干涉仪的应用944

14.8瞬态光电干涉系统945

14.8.1瞬态干涉光源945

14.8.2序列脉冲激光的高速记录946

14.9数字全息干涉仪光学结构948

14.10光纤干涉光学系统952

14.10.1光纤干涉基本原理952

14.10.2光纤干涉光学系统结构952

14.10.3 Sagnac干涉仪：光纤陀螺仪和激光陀螺仪957

14.10.4微分干涉仪光学结构959

14.10.5全保偏光纤迈克尔逊干涉仪光学结构961

14.10.6三光束光纤干涉仪光学结构962

14.10.7全光纤白光干涉仪光学结构963

14.10.8 相位解调技术965

参考文献969

第15章 光电光谱仪与分光光学系统设计972

15.1光谱与光谱分析概述972

15.1.1光谱的形成和特点972

15.1.2光谱仪器975

15.1.3光谱分析977

15.2光电光谱仪器的色散系统978

15.2.1棱镜系统978

15.2.2平面衍射光栅983

15.2.3凹面衍射光栅989

15.2.4阶梯光栅992

15.3光电光谱仪器的光学系统设计993

15.3.1常用的光谱仪器光学系统993

15.3.2光谱仪器光学系统的初级像差994

15.3.3光谱仪器光学系统的像差校正997

15.3.4反射式准直和成像系统的像差998

15.3.5常用平面光栅装置类型1001

15.3.6凹面光栅光谱装置光学系统1007

15.4典型光电光谱仪器光学系统设计1008

15.4.1摄谱仪和光电直读光谱仪光学系统设计1008

15.4.2单色仪和分光光度计光学系统设计1015

15.4.3干涉光谱仪光学系统设计1027

15.5激光光谱仪光学系统设计1030

15.5.1激光光谱仪1030

15.5.2傅里叶变换光谱仪光学系统设计1032

15.5.3光谱成像仪光学系统设计1039

参考文献1042

第16章 光波的偏振态及其应用1043

16.1光波的偏振态1043

16.1.1椭圆偏振电磁场1044

16.1.2线偏振和圆偏振电磁场1045

16.1.3偏振光的描述1046

16.1.4偏振光的分解1051

16.1.5琼斯矩阵与穆勒矩阵（Mueller matrix）1052

16.2偏振光学元件1056

16.2.1偏振片1056

16.2.2偏振棱镜1062

16.2.3退偏器1067

16.3偏振棱镜设计与应用示例1070

16.3.1偏振耦合测试系统中偏振棱镜的设计1070

16.3.2高透射比偏光棱镜1073

16.3.3高功率YVO4晶体偏振棱镜1075

16.4相位延迟器1077

16.4.1相位延迟器概述1077

16.4.2双折射型消色差相位延迟器1078

16.4.3全反射型消色差相位延迟器原理1080

16.5偏振光学用于水下成像1085

16.5.1斯托克斯（Stokes）矢量法1085

16.5.2水下偏振图像采集光学系统的设计1088

16.5.3斯托克斯图像的测量方案1091

16.6椭圆偏振薄膜测厚技术1095

16.6.1薄膜测量方法概述1095

16.6.2椭偏测量技术的特点和原理1096

16.6.3椭偏测量系统类型1097

16.6.4干涉式椭偏测量技术1100

16.6.5外差干涉椭圆偏振测量原理及光学系统1102

16.6.6外差椭偏测量仪1106

16.7基于斯托克斯矢量的偏振成像仪器1109

16.7.1斯托克斯矢量偏振成像仪器概述1109

16.7.2多角度偏振辐射计1114

16.8共模抑制干涉及其应用1118

16.8.1共模抑制干涉技术概述1118

16.8.2偏振光在零差激光干涉仪中的应用1122

16.8.3利用偏振干涉原理测量表面粗糙度的方法1126

16.8.4光功率计分辨率对测量结果的影响1130

16.8.5在线测量表面粗糙度的共光路激光外差干涉仪1132

参考文献1134