《現代套用光學》是2018年1月電子工業出版社出版的圖書，作者是張以謨。
基本介紹
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
近年來，套用光學領域中出現了許多新技術。本書基於作者多年光學領域的研究和積累，系統闡述了套用光學的現代理論和套用，並引入這些新技術。全書內容包括波面像差理論及幾何像差理論、以非球面和自由光學曲面簡化光學系統設計、太陽能電站和現代高效照明中的非成像光學等；反映了套用光學中的前沿技術，如光學系統焦深擴展與衍射極限的突破、微納光子學和表面電漿微納光學設備中的光學系統、自適應光學等；敘述了現代物理光學儀器的光學系統原理，包括光電干涉光學系統、光電光譜儀及分光光度光學系統、偏振光電儀器光學系統及偏振光成像技術等。本書既講解套用光學基礎理論，又涵蓋國內外套用光學領域最新的技術理論和實現方法，適合作為相關專業高校師生和廣大科研人員的參考書。
圖書目錄
第1章 現代套用光學基礎理論概述 1
1.1 概述 1
1.1.1 本書的背景 1
1.1.2 本書的內容安排 1
1.2 光學系統設計中常用的光學材料特徵參數 2
1.2.1 光學材料的光學參量 2
1.2.2 熱係數及溫度變化效應的消除 4
1.2.3 其他玻璃數據 4
1.3 新型光學材料 5
1.3.1 新型光學材料概述 5
1.3.2 光學材料發展概況 6
1.4 液晶材料及液晶顯示器 12
1.4.1 液晶材料及其分類 12
1.4.2 常用液晶顯示器件的基本結構和工作原理 16
1.4.3 STN-LCD技術 27
1.4.4 液晶光閥技術 32
1.4.5 矽上液晶（LCoS）反射式顯示器 36
1.4.6 光計算用SLM 38
1.5 電光源和光電探測器 38
1.5.1 電光源 38
1.5.2 雷射器 41
1.5.3 光電導探測器 48
1.5.4 光伏探測器 49
1.5.5 位敏探測器 53
1.5.6 陣列型光電探測器 56
1.6 波像差像質評價基礎知識 59
1.6.1 光學系統像差的坐標及符號規則 59
1.6.2 無像差成像概念和完善鏡頭聚焦衍射模式 60
參考文獻 63
第2章 光學非球面的套用 67
2.1 概述 67
2.2 非球面曲面方程 67
2.2.1 旋轉對稱的非球面方程 67
2.2.2 圓錐曲線的意義 68
2.2.3 其他常見非球面方程 70
2.2.4 非球面的法線和曲率 71
2.3 非球面的初級像差 71
2.3.1 波像差及其與垂軸像差的關係 71
2.3.2 非球面的初級像差 73
2.3.3 折射錐面軸上物點波像差 75
2.3.4 折射錐面軸外物點波像差 76
2.4 微振（perturbed）光學系統的初級像差計算 77
2.4.1 偏心（decentered）光學面 78
2.4.2 光學面的傾斜 80
2.4.3 間隔失調（despace）面 81
2.5 兩鏡系統的理論基礎 82
2.5.1 兩鏡系統的基本結構形式 82
2.5.2 單色像差的表示式 82
2.5.3 消像差條件式 84
2.5.4 常用的兩鏡系統 85
2.6 二次圓錐曲面及其衍生高次項曲面 86
2.6.1 消球差的等光程折射非球面 86
2.6.2 經典卡塞格林系統 87
2.6.3 格里高里系統 88
2.6.4 只消球差的其他特種情況 88
2.6.5 R-C（Ritchey-Chrétien）系統及馬克蘇托夫系統 89
2.6.6 等暈系統的特殊情況 90
2.6.7 庫特（Cuder）系統及同心繫統 91
2.6.8 史瓦希爾德（Schwarzschield）系統 92
2.6.9 一個消四種初級像差 的系統 93
2.6.10 無焦系統 93
2.7 兩鏡系統的具體設計過程 93
2.7.1 R-C系統的設計 93
2.7.2 格里高里系統與卡塞格林系統 94
2.8 施密特光學系統設計 95
2.8.1 施密特光學系統的初級像差 95
2.8.2 施密特校正器的精確計算法 98
2.9 三反射鏡系統設計示例 99
2.9.1 設計原則 99
2.9.2 設計過程分析 100
2.9.3 設計示例 101
參考文獻 103
第3章 衍射光學元件 105
3.1 概述 105
3.1.1 菲涅耳圓孔衍射——菲涅耳波帶法 106
3.1.2 菲涅耳圓孔衍射的特點 108
3.1.3 菲涅耳圓屏衍射 109
3.2 波帶片 110
3.2.1 菲涅耳波帶片 110
3.2.2 相位型菲涅耳波帶片 112
3.2.3 條形或方形波帶片 113
3.3 衍射光學器件衍射效率 113
3.3.1 鋸齒形一維相位光柵的衍射效率 113
3.3.2 台階狀（二元光學）相位光柵的衍射效率及其計算 114
3.4 通過衍射面的光線光路計算 115
3.5 衍射光學系統初級像差 118
3.5.1 衍射光學透鏡的單色初級像差特性 118
3.5.2 折衍混合成像系統中衍射結構的高折射率模型及PWC描述 121
3.5.3 P∞、W∞、C與折衍混合單透鏡結構的函式關係 122
3.6 折衍光學透鏡的色散性質及色差的校正 123
3.6.1 折衍光學透鏡的等效阿貝數ν 123
3.6.2 用DOL實現消色差 124
3.6.3 折衍光學透鏡的部分色散及二級光譜的校正 125
3.7 衍射透鏡的熱變形特性 127
3.7.1 光熱膨脹係數 127
3.7.2 消熱變形光學系統的設計 129
3.7.3 折衍混合系統消熱差系統設計示例 130
3.8 衍射面的相位分布函式 132
3.8.1 用於平衡像差的衍射面的相位分布函式 132
3.8.2 用於平衡熱像差的衍射面的相位分布函式 133
3.9 多層衍射光學元件（multi-layer diffractive optical elements） 133
3.9.1 多層衍射光學元件的理論分析 134
3.9.2 多層衍射光學元件的結構 134
3.9.3 多層衍射光學元件材料的選擇 134
3.9.4 多層衍射光學元件的衍射效率 135
3.9.5 多層衍射光學元件在成像光學系統中的套用舉例 136
3.10 諧衍射透鏡（HDL）及其成像特點 137
3.10.1 諧衍射透鏡 137
3.10.2 諧衍射透鏡的特點 137
3.10.3 單片諧衍射透鏡成像 138
3.10.4 諧衍射/折射太赫茲多波段成像系統設計示例 139
3.11 衍射光學軸錐鏡（簡稱衍射軸錐鏡） 143
3.11.1 衍射軸錐鏡 143
3.11.2 設計原理和方法 144
參考文獻 150
第4章 非對稱光學系統像差理論 153
4.1 波像差與Zernike多項式概述 153
4.1.1 波前像差理論概述 153
4.1.2 角向、橫向和縱向像差 154
4.1.3 Seidel像差的波前像差表示 155
4.1.4 澤尼克（Zernike）多項式 162
4.1.5 條紋（fringe）Zernike係數 164
4.1.6 波前像差的綜合評價指標 165
4.1.7 色差 167
4.1.8 典型光學元件的像差特性 167
4.2 非對稱旋轉成像光學系統中像差理論 174
4.2.1 重要概念簡介 174
4.2.2 傾斜非球面光學面處理 176
4.2.3 局部坐標系統（LCS）近軸光方法計算單個光學面像差場中心 176
4.2.4 OAR的參數化 179
4.2.5 傾斜和偏心的光學面的定位像差場對稱中心矢量（像差場偏移量的推導） 181
4.2.6 基於實際光線計算單個面的像差場中心 182
4.2.7 失調光學系統的波像差表示式 183
4.2.8 舉例：LCS近軸計算與其實際光線等價計算的比較 185
4.3 近圓光瞳非對稱光學系統三級像差的描述 187
4.3.1 光學系統的像差場為各個面的貢獻之和 187
4.3.2 帶有近圓光瞳的非旋轉對稱光學系統中的三級像差 187
4.3.3 節點像差場 191
4.3.4 波前誤差以及光線的橫向像差 194
4.3.5 非對稱光學系統中的三級畸變 195
4.4 非旋轉對稱光學系統的多節點五級像差：球差 197
4.4.1 非旋轉對稱光學系統像差概述 197
4.4.2 非旋轉對稱光學系統的五級像差 198
4.4.3 五級像差的特徵節點行為：球差族包括的各項 199
參考文獻 203
第5章 光學自由曲面的套用 205
5.1 光學自由曲面概述 205
5.2 參數曲線和曲面 206
5.2.1 曲線和曲面的參數表示 206
5.2.2 參數曲線的代數和幾何形式 210
5.3 Bézier曲線與曲面 212
5.3.1 Bézier曲線的數學描述和性質 212
5.3.2 Bézier曲面 215
5.4 B樣條（B-spline）曲線與曲面 217
5.4.1 B樣條曲線的數學描述和性質 217
5.4.2 B樣條曲線的性質 219
5.4.3 B樣條曲面的表示 220
5.5 雙三次均勻B樣條曲面 221
5.5.1 B 樣條曲面 221
5.5.2 雙三次均勻B樣條曲面的矩陣公式 223
5.6 非均勻有理B樣條（NURBS）曲線與曲面 224
5.6.1 NURBS曲線與曲面 224
5.6.2 NURBS曲線的定義 224
5.6.3 NURBS表示 226
5.6.4 非均勻有理B樣條曲面 228
5.7 Coons曲面 229
5.7.1 基本概念 229
5.7.2 雙線性Coons曲面 230
5.7.3 雙三次Coons曲面 231
5.8 自由曲面稜鏡光學系統 232
5.8.1 自由曲面稜鏡概述 232
5.8.2 矢量像差理論及初始結構確定方法 233
5.8.3 自由曲面稜鏡設計 236
5.8.4 用光學設計軟體設計含自由曲面的光學系統 238
參考文獻 239
第6章 共形光學系統 241
6.1 概述 241
6.1.1 共形光學系統的一般要求 241
6.1.2 共形光學系統的主要參量 244
6.1.3 共形光學系統中的像差校正 250
6.1.4 共形光學系統實際套用須考慮的問題 252
6.2 橢球整流罩的幾何特性及消像差條件在共形光學系統中的套用 253
6.2.1 橢球面幾何特性分析 253
6.2.2 橢球整流罩的幾何特性 256
6.2.3 利用矢量像差理論分析橢球整流罩結構的像差特性 258
6.3 基於Wassermann-Wolf方程的共形光學系統設計 259
6.3.1 共形光學系統解決像差動態變化的方法概述 259
6.3.2 共形光學系統的像差分析 260
6.3.3 Wassermann-Wolf非球面理論 261
6.3.4 利用Wassermann-Wolf原理設計共形光學系統 265
6.4 折/反射橢球形整流罩光學系統的設計 268
6.4.1 折/反射橢球形整流罩光學系統的設計原則 269
6.4.2 橢球形整流罩像差分析 269
6.4.3 兩鏡校正系統初始結構設計原理 269
6.4.4 用平面對稱矢量像差理論分析光學系統像差特性 274
6.4.5 設計結果 275
6.5 共形光學系統的動態像差校正技術 276
6.5.1 共形光學系統的固定校正器 276
6.5.2 弧形校正器 278
6.5.3 基於軸向移動柱面—澤尼克校正元件的動態像差校正技術 280
6.6 二元光學元件在橢球整流罩導引頭光學系統中的套用 283
6.6.1 二元光學元件的光學特性 284
6.6.2 二元衍射光學元件在橢球形整流罩導引頭光學系統中的套用 286
6.6.3 利用衍/射光學元件進行共形整流罩像差校正的研究 288
6.6.4 折/衍混合消熱差共形光學系統的設計 291
6.7 利用自由曲面進行微變焦共形光學系統設計 295
6.7.1 自由曲面進行微變焦共形光學系統的特點 295
6.7.2 利用自由曲面的像差校正方法 295
6.8 基於實際光線追跡的共形光學系統設計概述 298
6.8.1 實際光線追跡設計方法可在共形光學系統整個觀察視場內得到較好像質 298
6.8.2 實際光線追跡方法概述 299
參考文獻 302
第7章 非成像光學系統 308
7.1 引言 308
7.1.1 太陽能熱發電技術簡介 308
7.1.2 太陽能光伏發電 311
7.1.3 照明非成像光學 312
7.2 非成像光學概述 314
7.2.1 非成像會聚器特性 314
7.2.2 光學擴展不變數 314
7.2.3 會聚度的定義 315
7.3 會聚器理論中的一些幾何光學概念 316
7.3.1 光學擴展量的幾何光學概念 316
7.3.2 在成像光學系統中像差對會聚度的影響 317
7.3.3 光學擴展量（拉氏不變數）和相空間的廣義概念 318
7.3.4 斜不變數 320
7.4 非成像光學的邊緣光線原理 322
7.4.1 邊緣光線原理 322
7.4.2 邊緣光線原理套用——“拉線”方法 322
7.5 複合拋物面會聚器（CPC） 324
7.5.1 光錐會聚器 324
7.5.2 複合拋物面會聚器（CPC）概述 324
7.5.3 複合拋物面會聚器的性質 326
7.5.4 增加複合拋物面會聚器的最大會聚角 328
7.6 同步多曲面設計方法 331
7.6.1 SMS方法設計會聚器概述 331
7.6.2 一個非成像透鏡的設計：RR會聚器 332
7.6.3 XR會聚器 335
7.6.4 RX會聚器 337
7.7 XX類會聚器 340
7.7.1 XX類會聚器的原理 340
7.7.2 RX1會聚器 341
7.7.3 RX1會聚器的三維分析 341
7.8 非成像光學用於LED照明 343
7.8.1 邊緣光線擴展度守恆原理和控制格線算法 344
7.8.2 LED的非成像光學系統設計實例 346
7.8.3 大範圍照明光源設計（二維給定光分布設計） 347
7.9 非成像光學用於LED均勻照明的自由曲面透鏡 348
7.9.1 均勻照明的自由曲面透鏡概述 348
7.9.2 LED浸沒式自由曲面透鏡設計方法 349
7.9.3 設計示例 351
參考文獻 353
第8章 光電光學系統中緊湊型照相光學系統設計 356
8.1 概述 356
8.1.1 數位相機的組成 356
8.1.2 數位相機中圖像感測器CCD和CMOS的比較 357
8.1.3 數位相機的分類 359
8.1.4 數位相機的光學性能 364
8.1.5 數位相機鏡頭的分類和特點 365
8.2 數位相機鏡頭設計示例 367
8.2.1 球面定焦距鏡頭設計示例 367
8.2.2 非球面定焦距鏡頭設計示例 370
8.3 變焦距鏡頭設計示例 372
8.3.1 變焦透鏡組原理 373
8.3.2 非球面變倍鏡頭初始數據 373
8.3.3 摺疊式（潛望式）變焦鏡頭示例 376
8.4 手機照相光學系統 378
8.4.1 手機照相光學系統概述 378
8.4.2 兩片型非球面手機物鏡設計示例 379
8.4.3 三片型手機物鏡設計 382
8.5 手機鏡頭新技術概述 385
8.5.1 自由曲面在手機鏡頭中的套用 385
8.5.2 液體鏡頭 385
8.6 魚眼鏡頭概述 388
8.6.1 魚眼鏡頭是“仿生學的示例” 388
8.6.2 魚眼鏡頭基本結構的像差校正 390
8.6.3 魚眼鏡頭基本光學結構的演變 391
8.6.4 魚眼鏡頭的發展 391
8.6.5 魚眼鏡頭的光學性能 393
8.6.6 光闌球差與入瞳位置的確定 396
8.6.7 光闌彗差與像差漸暈 398
8.6.8 魚眼鏡頭示例與投影方式比較 399
參考文獻 402
第9章 光學系統焦深的擴展與衍射極限的突破 405
9.1 概述 405
9.1.1 擴展焦深概述 405
9.1.2 超衍射極限近場顯微術概述 409
9.1.3 遠場超分辨成像 418
9.2 光學成像系統景深的延拓 420
9.2.1 景深延拓概述 420
9.2.2 延拓景深的方形孔徑相位模板 425
9.2.3 增大景深的圓對稱相位模板 438
9.3 多環分區圓對稱相位模板設計 442
9.3.1 多環分區圓對稱相位模板的概念 442
9.3.2 多環分區圓對稱相位模板對應系統的特性 448
9.3.3 圓對稱相位模板成像系統的優缺點 450
9.3.4 初級像差的影響以及延拓景深圖像的復原 451
9.3.5 延拓景深相位模板系統的圖像復原與其光學成像系統的光學設計 456
9.3.6 延拓景深光學成像系統的光學設計 460
9.4 軸錐鏡（axicon）擴展焦深 468
9.4.1 軸錐鏡 468
9.4.2 小焦斑長焦深雷射焦點的衍射軸錐鏡的設計 476
9.5 近場光學與近場光學顯微鏡 478
9.5.1 近場光學概念 478
9.5.2 近場掃描光學顯微鏡（NSOM） 482
9.6 掃描探針顯微鏡 488
9.6.1 與隧道效應有關的顯微鏡 489
9.6.2 原子力顯微鏡（AFM） 491
9.6.3 掃描力顯微鏡（SFM） 495
9.6.4 檢測材料不同組分的SFM技術 498
9.6.5 光子掃描隧道顯微鏡（PSTM） 499
9.7 原子力顯微鏡 504
9.7.1 原子力顯微鏡的基本組成 504
9.7.2 近場力 505
9.7.3 微懸臂力學 507
9.7.4 AFM探測器信號 508
9.7.5 原子力顯微鏡的測量模式 509
9.7.6 原子力顯微鏡檢測成像技術 512
9.7.7 AFM的優點和正在改進之處 513
9.7.8 電力顯微鏡（EFM） 513
9.8 遠場超高解析度顯微術 516
9.8.1 遠場超高解析度顯微術概述 516
9.8.2 4Pi顯微鏡 517
9.8.3 3D隨機光學重建顯微鏡（STORM） 519
9.8.4 平面光顯微鏡（SPIM）基本原理 520
9.8.5 福斯特共振能量轉移顯微鏡（FRETM） 521
9.8.6 全內反射螢光顯微鏡（TIRFM） 522
9.9 衍射光學組件用於掃描雙光子顯微鏡的景深擴展 524
9.9.1 遠場超分辨顯微鏡擴展焦深概述 524
9.9.2 擴展焦深顯微光學系統設計 525
9.9.3 掃描雙光子顯微成像系統的擴展景深實驗 528
參考文獻 532
第10章 自適應光學技術套用概述 542
10.1 引言 542
10.1.1 自適應光學技術的發展 542
10.1.2 自適應光學系統 544
10.1.3 自適應光學套用技術 545
10.1.4 自適應光學在相控陣系統中的套用 547
10.1.5 高能雷射相控陣系統簡介 549
10.2 自適應光學系統原理 553
10.2.1 自適應光學概念 553
10.2.2 共光路/共模組自適應光學原理及衍生光路 557
10.3 自適應光學系統的基本組成原理和套用 569
10.3.1 波前感測器 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 雷射導星原理及系統 589
10.4 天文望遠鏡及其自適應光學系統 601
10.4.1 2.16 m望遠鏡及其自適應光學系統 601
10.4.2 37單元自適應光學系統 608
10.4.3 1.2 m望遠鏡61單元自適應光學系統 612
10.5 鎖相光纖準直器的自適應陣列實驗系統 620
10.5.1 概述 620
10.5.2 光纖準直器的自適應陣列中的反饋控制 626
10.6 陣列光束最佳化式自適應光學的原理與算法 631
10.6.1 光學相控陣技術基本概念 631
10.6.2 最佳化算法自適應光學 633
10.6.3 陣列光束最佳化式自適應光學的原理與發展 634
10.6.4 陣列光束最佳化式自適應光學算法 635
10.7 自適應光學技術在自由空間光通信中的套用 642
10.7.1 自由空間光通信概述 642
10.7.2 自由空間光通信系統概述 643
10.7.3 一些自由空間光通信的示例 649
10.7.4 自適應光學結合脈衝位置調製（PPM）改善光通信性能 653
10.7.5 無波前感測自適應光學（AO）系統 656
10.8 自由空間雷射通信終端系統原理 659
10.8.1 終端系統結構和工作原理 659
10.8.2 雷射收發子系統 660
10.8.3 捕獲跟蹤瞄準（ATP）子系統 662
10.8.4 光學平台子系統 662
10.8.5 衛星終端系統概述 666
10.8.6 基於自適應光學技術的星載終端光學系統方案示例 673
10.9 自適應光學技術的其他典型套用舉例 675
10.9.1 自適應光學技術在慣性約束聚變技術中的套用概述 675
10.9.2 自適應光學用於月球雷射測距 679
10.9.3 自適應光學系統在戰術雷射武器中的套用簡介 682
10.9.4 自適應光學在醫學眼科成像中的套用 689
參考文獻 696
第11章 微納投影光刻技術導論 711
11.1 引言 711
11.2 光刻離軸照明技術 717
11.3 投影光刻掩模誤差補償 721
11.4 投影光刻相移掩模 728
11.5 電子投影光刻（EPL） 735
11.6 離子束曝光技術 750
11.7 納米壓印光刻（NIL）技術 754
參考文獻 761
第12章 投影光刻物鏡 769
12.1 概述 769
12.1.1 光刻技術簡介 769
12.1.2 提高光刻機性能的關鍵技術 769
12.1.3 ArF光刻機研發進展 771
12.1.4 下一代光刻技術的研究進展 772
12.2 投影光刻物鏡的光學參量 772
12.2.1 投影光刻物鏡的光學特徵 772
12.2.2 工作波長與光學材料 774
12.3 投影光刻物鏡結構形式 784
12.3.1 折射式投影物鏡結構形式 784
12.3.2 折射式光刻投影物鏡 785
12.3.3 深紫外（DUV）投影光刻物鏡設計要求 786
12.3.4 深紫外（DUV）非球面的投影光刻物鏡 786
12.3.5 光闌移動對投影光刻物鏡尺寸的影響 787
12.4 光刻物鏡的像質評價 788
12.4.1 波像差與解析度 788
12.4.2 基於Zernike多項式的波像差分解 791
12.4.3 條紋Zernike多項式的不足與擴展 794
12.5 運動學安裝機理與物鏡像質精修 795
12.5.1 運動學安裝機理 795
12.5.2 物鏡像質精修 796
12.5.3 投影光刻物鏡的像質補償 796
12.6 進一步擴展NA 801
12.6.1 用Rayleigh公式中的因子擴展NA 801
12.6.2 非球面的引入 802
12.6.3 反射光學元件的引入 802
12.6.4 兩次曝光或兩次圖形曝光技術 803
12.7 浸沒式光刻技術 803
12.7.1 浸沒式光刻的原理 803
12.7.2 浸沒液體 804
12.7.3 浸沒式大數值孔徑投影光刻物鏡 805
12.7.4 偏振光照明 806
12.7.5 投影光刻物鏡的將來趨勢 808
12.8 極紫外（EUV）光刻系統 810
12.8.1 極紫外（EUV）光源 810
12.8.2 EUVL（extreme ultraviolet lithography）投影光刻系統的主要技術要求 813
12.8.3 兩鏡EUV投影光刻物鏡 815
12.8.4 ETS 4鏡原型機 819
12.9 EUVL6鏡投影光學系統設計 820
12.9.1 非球面6鏡投影光學系統結構 820
12.9.2 分組設計法——漸進式最佳化設計6片（22 nm技術節點）
反射式非球面投影光刻物鏡 821
12.9.3 EUVL照明系統設計要求 825
12.10 鞍點構建方法用於光刻物鏡設計 827
12.10.1 構建鞍點的價值函式的基本性質 827
12.10.2 鞍點構建 828
12.10.3 DUV光刻物鏡的樞紐 830
12.10.4 深紫外（DUV）光刻物鏡設計舉例 832
12.10.5 用鞍點構建方法設計EUV投影光刻系統 835
12.10.6 極紫外（EUV）光刻物鏡舉例 836
12.10.7 鞍點構建設計方法中加入非球面設計概述 837
參考文獻 840
第13章 表面電漿納米光子學套用 850
13.1 表面電漿概述 850
13.1.1 表面電漿相關概念 850
13.1.2 表面電漿激發方式 852
13.2 SPP產生條件和色散關係 854
13.2.1 電荷密度波（CWD）與激發SPP的條件 854
13.2.2 介電質/金屬結構中典型的SPP色散曲線 856
13.3 SPP的特徵長度 858
13.3.1 概述 858
13.3.2 SPP的波長λSPP 859
13.3.3 SPP的傳播距離δSPP 860
13.3.4 實驗 862
13.3.5 SPP場的穿透深度δd和δm 863
13.4 SPP的透射增強 864
13.4.1 透射增強 864
13.4.2 圍繞單孔的同心環槽狀結構 865
13.4.3 平行於單狹縫的對稱線性槽陣列 866
13.5 突破衍射極限的超高解析度成像和銀超透鏡的超衍射極限成像 867
13.5.1 超透鏡的構成 867
13.5.2 銀超透鏡 868
13.5.3 銀超透鏡成像實驗 869
13.6 SPP納米光刻技術 870
13.6.1 表面電漿共振干涉納米光刻技術 870
13.6.2 基於背面曝光的無掩模表面電漿激元干涉光刻 871
13.6.3 在納米球—金屬表面系統中激發間隙模式用於亞30 nm表面電漿激元光刻 873
13.6.4 用介電質—金屬多層結構電漿干涉光刻 875
13.7 高解析度並行寫入無掩模電漿光刻 879
13.7.1 無掩模電漿光刻概述 879
13.7.2 傳播電漿（PSP）和局域電漿（LSP） 879
13.7.3 納米電漿光刻漸進式多階聚焦方案 880
參考文獻 885
第14章 干涉技術與光電系統 892
14.1 概述 892
14.1.1 經典干涉理論 892
14.1.2 光的相干性 893
14.1.3 常用的雷射器及其相干性 894
14.2 傳統干涉儀的光學結構 897
14.2.1 麥可遜（Michelson）干涉儀 897
14.2.2 斐索（Fizeau）干涉儀 898
14.2.3 泰曼-格林（Twyman-Green）干涉儀 899
14.2.4 雅敏（Jamin）干涉儀 900
14.2.5 馬赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉儀 901
14.3 雷射干涉儀的光學結構 901
14.3.1 雷射偏振干涉儀 902
14.3.2 雷射外差干涉儀 904
14.3.3 半導體雷射干涉儀光學系統 906
14.3.4 雷射光柵干涉儀光學系統 907
14.3.5 雷射多波長干涉儀 912
14.3.6 紅外雷射干涉儀 916
14.3.7 雙頻雷射干涉儀 919
14.4 波面與波形干涉系統光學結構 921
14.4.1 稜鏡透鏡干涉儀光學系統 922
14.4.2 波前剪下干涉儀 923
14.4.3 三光束干涉儀與多光束干涉儀 926
14.4.4 數字波面干涉系統 928
14.4.5 錐度的干涉測量光學結構 930
14.5 表面微觀形貌的干涉測量系統 931
14.5.1 相移干涉儀光學結構 931
14.5.2 鎖相干涉儀光學結構 931
14.5.3 干涉顯微系統光學結構 933
14.5.4 雙焦干涉顯微鏡光學結構 936
14.6 亞納米檢測干涉光學系統 937
14.6.1 零差檢測干涉系統 937
14.6.2 外差檢測干涉系統 939
14.6.3 自混頻檢測系統 940
14.6.4 自適應檢測系統 942
14.7 X射線干涉儀系統光學結構 943
14.7.1 X射線干涉儀的特點 943
14.7.2 X射線干涉儀的原理 944
14.7.3 X射線干涉儀的套用 944
14.8 瞬態光電干涉系統 945
14.8.1 瞬態干涉光源 945
14.8.2 序列脈衝雷射的高速記錄 946
14.9 數字全息干涉儀光學結構 948
14.10 光纖干涉光學系統 952
14.10.1 光纖干涉基本原理 952
14.10.2 光纖干涉光學系統結構 952
14.10.3 Sagnac干涉儀：光纖陀螺儀和雷射陀螺儀 957
14.10.4 微分干涉儀光學結構 959
14.10.5 全保偏光纖麥可遜干涉儀光學結構 961
14.10.6 三光束光纖干涉儀光學結構 962
14.10.7 全光纖白光干涉儀光學結構 963
14.10.8 相位解調技術 965
參考文獻 969
第15章 光電光譜儀與分光光學系統設計 972
15.1 光譜與光譜分析概述 972
15.1.1 光譜的形成和特點 972
15.1.2 光譜儀器 975
15.1.3 光譜分析 977
15.2 光電光譜儀器的色散系統 978
15.2.1 稜鏡系統 978
15.2.2 平面衍射光柵 983
15.2.3 凹面衍射光柵 989
15.2.4 階梯光柵 992
15.3 光電光譜儀器的光學系統設計 993
15.3.1 常用的光譜儀器光學系統 993
15.3.2 光譜儀器光學系統的初級像差 994
15.3.3 光譜儀器光學系統的像差校正 997
15.3.4 反射式準直和成像系統的像差 998
15.3.5 常用平面光柵裝置類型 1001
15.3.6 凹面光柵光譜裝置光學系統 1007
15.4 典型光電光譜儀器光學系統設計 1008
15.4.1 攝譜儀和光電直讀光譜儀光學系統設計 1008
15.4.2 單色儀和分光光度計光學系統設計 1015
15.4.3 干涉光譜儀光學系統設計 1027
15.5 雷射光譜儀光學系統設計 1030
15.5.1 雷射光譜儀 1030
15.5.2 傅立葉變換光譜儀光學系統設計 1032
15.5.3 光譜成像儀光學系統設計 1039
參考文獻 1042
第16章 光波的偏振態及其套用 1043
16.1 光波的偏振態 1043
16.1.1 橢圓偏振電磁場 1044
16.1.2 線偏振和圓偏振電磁場 1045
16.1.3 偏振光的描述 1046
16.1.4 偏振光的分解 1051
16.1.5 瓊斯矩陣與穆勒矩陣（Mueller matrix） 1052
16.2 偏振光學元件 1056
16.2.1 偏振片 1056
16.2.2 偏振稜鏡 1062
16.2.3 退偏器 1067
16.3 偏振稜鏡設計與套用示例 1070
16.3.1 偏振耦合測試系統中偏振稜鏡的設計 1070
16.3.2 高透射比偏光稜鏡 1073
16.3.3 高功率YVO4晶體偏振稜鏡 1075
16.4 相位延遲器 1077
16.4.1 相位延遲器概述 1077
16.4.2 雙折射型消色差相位延遲器 1078
16.4.3 全反射型消色差相位延遲器原理 1080
16.5 偏振光學用於水下成像 1085
16.5.1 斯托克斯（Stokes）矢量法 1085
16.5.2 水下偏振圖像採集光學系統的設計 1088
16.5.3 斯托克斯圖像的測量方案 1091
16.6 橢圓偏振薄膜測厚技術 1095
16.6.1 薄膜測量方法概述 1095
16.6.2 橢偏測量技術的特點和原理 1096
16.6.3 橢偏測量系統類型 1097
16.6.4 干涉式橢偏測量技術 1100
16.6.5 外差干涉橢圓偏振測量原理及光學系統 1102
16.6.6 外差橢偏測量儀 1106
16.7 基於斯托克斯矢量的偏振成像儀器 1109
16.7.1 斯托克斯矢量偏振成像儀器概述 1109
16.7.2 多角度偏振輻射計 1114
16.8 共模抑制干涉及其套用 1118
16.8.1 共模抑制干涉技術概述 1118
16.8.2 偏振光在零差雷射干涉儀中的套用 1122
16.8.3 利用偏振干涉原理測量表面粗糙度的方法 1126
16.8.4 光功率計解析度對測量結果的影響 1130
16.8.5 線上測量表面粗糙度的共光路雷射外差干涉儀 1132
參考文獻 1134
