图书介绍
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- 颜树华著 著
- 出版社： 北京：国防工业出版社
- ISBN：9787118072242
- 出版时间：2011
- 标注页数：311页
- 文件大小：12MB
- 文件页数：336页
- 主题词：衍射－微光技术－研究
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图书目录
第1章 绪论1
1.1 二元光学及其内涵1
1.2 衍射微光学器件设计理论的研究进展3
1.2.1 基于标量衍射理论的设计方法4
1.2.2 基于矢量衍射理论的设计方法5
1.2.3 衍射微光学器件设计理论的发展趋势7
1.3 衍射微光学器件制作方法的研究进展8
1.3.1 传统套刻法9
1.3.2 激光直写法10
1.3.3 灰度掩模法19
第2章 衍射微光学基本理论23
2.1 基尔霍夫标量衍射理论23
2.1.1 基尔霍夫衍射公式23
2.1.2 基尔霍夫衍射积分模型24
2.1.3 菲涅耳衍射积分模型25
2.1.4 夫琅和费衍射积分模型27
2.1.5 圆对称形式菲涅耳衍射积分模型28
2.1.6 圆对称形式夫琅和费衍射积分模型29
2.2 平面波角谱衍射理论29
2.2.1 角谱及其物理解释29
2.2.2 角谱的传播30
2.2.3 衍射孔径对角谱的效应32
2.3 衍射微光学器件的衍射效率33
2.4 衍射微光学器件设计的评价函数36
第3章 基于标量衍射理论的精细化设计39
3.1 精细化设计时输入平面的抽样原则39
3.1.1 输入平面光场振幅的频谱39
3.1.2 衍射光学器件复振幅透过率的频谱40
3.1.3 输入平面的近似抽样43
3.2 精细化设计时输出平面的抽样原则44
3.2.1 基于正向衍射变换的优化算法44
3.2.2 基于正、逆向衍射变换的优化算法45
3.3 精细化设计时变换函数的抽样原则47
3.3.1 基尔霍夫衍射变换函数的抽样原则47
3.3.2 菲涅耳衍射变换函数的抽样原则48
3.3.3 夫琅和费衍射变换函数的抽样原则48
3.3.4 引入折射聚焦元件后变换函数的抽样原则49
3.3.5 变换函数的近似抽样51
3.4 空间延拓分量的理论分析51
3.4.1 传播过程的线性空间滤波特性51
3.4.2 空间延拓分量的形成机理52
3.4.3 空间延拓分量的无影响条件53
3.5 精细化设计时抽样原则的仿真验证54
3.5.1 设计实例的对象模型55
3.5.2 性能评价参数的定义57
3.5.3 空间延拓分量交叠现象的仿真验证57
3.5.4 非抽样点上失真现象的仿真验证60
3.6 精细化设计时的综合考虑65
第4章 GS算法设计衍射光学元件66
4.1 基本GS算法66
4.1.1 基本原理66
4.1.2 衍射和逆衍射积分公式70
4.1.3 分析讨论71
4.2 Adaptive-Additive算法72
4.2.1 基本原理72
4.2.2 收敛性证明73
4.3 GS算法设计实例76
4.3.1 二维衍射光学束匀滑器的设计76
4.3.2 二维衍射光学十字叉发生器的设计80
4.4 其他GS改进算法82
4.4.1 ST改进算法82
4.4.2 相位混合算法83
4.4.3 加权串行迭代算法84
第5章 杨—顾算法设计衍射光学元件87
5.1 杨—顾算法87
5.1.1 基本原理87
5.1.2 迭代算法91
5.1.3 一维杨—顾算法92
5.2 加权杨—顾算法93
5.2.1 基本原理94
5.2.2 收敛性证明95
5.3 杨—顾算法设计实例99
5.3.1 设计对象及参数设置99
5.3.2 普通杨—顾算法的设计结果99
5.3.3 加权杨—顾算法的设计结果101
5.3.4 迭代收敛速率曲线103
5.4 其他杨—顾改进算法105
5.4.1 ST改进算法106
5.4.2 ST-输入／输出联合改进算法106
第6章 模拟退火算法设计衍射光学元件108
6.1 基本模拟退火算法108
6.1.1 退火过程的物理图像108
6.1.2 Metropolis准则109
6.1.3 模拟退火算法的运行流程110
6.1.4 模拟退火算法的退火方式111
6.1.5 模拟退火算法的改进113
6.2 模拟退火算法设计Dammann光栅114
6.2.1 Dammann光栅型分束器114
6.2.2 Dammann光栅的设计原理114
6.2.3 设计实例117
第7章 遗传算法设计衍射光学元件124
7.1 基本遗传算法124
7.1.1 遗传算法的结构要素124
7.1.2 遗传算法的伪代码描述125
7.1.3 遗传算法的特点126
7.2 遗传算法的基本实现技术127
7.2.1 染色体编码方法128
7.2.2 适应度函数129
7.2.3 选择算子131
7.2.4 交叉算子131
7.2.5 变异算子133
7.2.6 遗传算法运行参数的确定134
7.2.7 遗传算法的改进135
7.3 遗传算法设计实例136
第8章 衍射光学透镜及折衍混合成像系统137
8.1 小数值孔径衍射光学透镜的设计公式137
8.1.1 衍射透镜137
8.1.2 谐衍射透镜140
8.1.3 近似成立条件143
8.2 大数值孔径衍射光学透镜的设计公式144
8.2.1 衍射透镜145
8.2.2 谐衍射透镜146
8.3 衍射光学透镜的初级像差和色差147
8.3.1 衍射光学透镜初级像差公式147
8.3.2 衍射光学透镜色差特性150
8.4 衍射光学透镜的热差特性152
8.5 折衍混合成像系统的设计155
8.5.1 折衍混合光学系统简介155
8.5.2 折衍混合成像系统的设计方法156
8.5.3 折衍混合遥感系统的设计实例157
第9章 亚波长结构及等效介质理论162
9.1 亚波长结构162
9.2 一维亚波长结构的等效介质理论163
9.2.1 一维亚波长结构的零级等效近似163
9.2.2 一维亚波长结构的二级等效近似166
9.2.3 材料折射率随波长变化的经验公式167
9.2.4 等效折射率的仿真分析168
9.2.5 一维亚波长结构的周期阈值170
9.3 二维亚波长结构的等效介质理论171
9.3.1 二维矩形柱状亚波长结构的近似分析171
9.3.2 二维亚波长结构的周期阈值174
第10章 严格耦合波理论176
10.1 引言176
10.2 一维周期结构的严格耦合波分析177
10.2.1 一维表面浮雕结构177
10.2.2 任意偏振入射光177
10.2.3 TE偏振入射光191
10.2.4 TM偏振入射光195
10.3 二维周期结构的严格耦合波分析199
10.3.1 二维表面浮雕结构199
10.3.2 严格矢量解描述201
10.3.3 数值求解205
第11章 FDTD分析衍射光学器件特性207
11.1 引言207
11.2 直角坐标系中的FDTD差分公式209
11.2.1 三维FDTD差分公式209
11.2.2 二维FDTD差分公式219
11.3 圆柱坐标系中的FDTD差分公式225
11.3.1 三维FDTD差分公式225
11.3.2 二维FDTD差分公式235
第12章 亚波长结构器件设计及其特性分析243
12.1 亚波长结构抗反射光栅的设计243
12.1.1 设计背景243
12.1.2 设计方法244
12.1.3 设计结果及分析246
12.1.4 一维多层光栅抗反射设计与特性分析249
12.2 亚波长结构消色散λ/4波片的设计250
12.2.1 设计背景250
12.2.2 设计方法251
12.2.3 设计结果及分析255
12.3 亚波长结构偏振分束器设计256
12.3.1 设计背景256
12.3.2 设计方法257
12.3.3 设计结果及分析259
12.4 二元亚波长衍射微透镜的设计262
12.4.1 设计方法262
12.4.2 BOR FDTD分析264
12.4.3 计算结果265
12.5 高衍射效率亚波长结构Dammann光栅的设计267
12.5.1 设计方法267
12.5.2 优化设计结果271
12.5.3 设计结果分析272
附录A 逆衍射积分公式的推导284
A.1 菲涅耳逆衍射积分公式284
A.2 夫琅和费逆衍射积分公式285
A.3 圆对称形式菲涅耳逆衍射积分公式286
A.4 圆对称形式夫琅和费逆衍射积分公式287
附录B 衍射透镜及谐衍射透镜透过率函数级数展开形式的推导289
B.1 连续结构衍射及谐衍射透镜289
B.2 量化结构衍射及谐衍射透镜290
参考文献293