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目录 1

前章　光学测试技术综述 1

编著：杨国光 1

§0-1　领域与特点 1

一、研究领域 1

二、技术特色 2

§0-2　技术现状 3

§0-3　方法的选择 4

§0-4　技术发展的方向 6

本章参考文献 8

第一章　光干涉技术 9

编著：卓永模 9

§1-1　光干涉的基础知识 9

一、相干光场的性质 9

二、两个相干波的叠加 10

三、部分相干理论 13

四、干涉仪常用的光源及激光光源 19

五、干涉条纹的间隔和形状 20

二、典型的双光束干涉图及其分析 22

§1-2　近代干涉测试技术 22

一、泰曼—格林干涉仪测试 22

三、任意波前的干涉图分析 26

四、共路干涉仪测试 26

§1-3　多通道干涉仪测试 55

一、双通道干涉仪 55

二、多通道干涉仪 58

§1-4　波面位相的实时检测技术 60

一、条纹扫描波面位相实时检测 61

二、共路错位扫描干涉仪 67

三、实时横向错位干涉仪 71

四、外差干涉位相检测 74

五、锁相干涉技术 76

六、双波长条纹扫描干涉仪 78

七、空间调制的波面位相检测 81

§1-5　长度（间隔、高度、振幅）的激光干涉 83

一、激光干涉测长的工作原理及特点 83

二、激光干涉测长应解决的几个问题 85

三、激光干涉测长的应用 99

§1-6　激光外差干涉测长与测振 118

一、双频激光外差干涉仪 119

二、双频激光外差干涉的应用 121

三、条纹小数重合法原理 133

四、红外双线氦氖激光绝对干涉测长系统 136

本章参考文献 140

§2-1　全息原理及全息图特性 142

二、全息原理 142

一、概述 142

编著：杨国光 142

第二章　光全息技术 142

三、全息图的数学描述 143

四、全息图的类型 146

五、全息图的特性 148

六、全息图的分辨率与衍射效率 163

§2-2　全息测试技术 165

一、全息干涉技术 165

二、全息等高线技术 169

三、全息相关技术 173

一、缺陷检测 178

§2-3　全息技术的应用 178

二、尺寸和形状检测 183

三、三维测量 186

四、振动的测量与分析 190

五、粒子与流场分布测定 190

六、其他应用 193

§2-4　计算全息技术 199

一、概述 199

二、计算全息原理 199

四、应用前景 202

三、制作步骤 202

§2-5　全息实用技术 204

一、基本设备 204

二、精密工作台 205

三、激光器 205

四、光学系统 205

五、全息底片 207

六、曝光及暗室处理 207

本章参考文献 208

二、散斑的大小 210

一、散斑的形成 210

第三章　散斑技术 210

§3-1　散斑及其性质 210

编著：龙槐生 210

三、散斑的光强分布 211

§3-2　平移、转动及应变对散斑的影响 213

一、基本关系式 213

二、物体应变对散斑的影响 217

§3-3　散斑计量技术 219

一、概述 219

二、聚焦散斑照相法 220

三、离焦散斑照相法 227

四、不用透镜的散斑法——客观散斑法 232

五、散斑干涉术 235

六、散斑剪切干涉术 242

七、白光散斑技术 246

八、测量物体位移与变形的几种方法小结 247

§3-4　散斑的应用 248

一、用散斑测量振动 248

二、测量透明物质的一些性质 253

三、电子散斑干涉计量（ESPI） 254

四、其他方面的应用 259

§3-5　实用方面的一些考虑 262

一、感光材料 262

二、照明光源 263

三、物体 263

四、照相物镜 263

本章参考文献 264

一、概述 265

二、序数方程原理 265

编著：曹向群 265

§4-1　条纹形成原理 265

第四章　莫尔条纹技术 265

三、衍射干涉原理 266

四、频谱分析原理 268

§4-2　光栅读数头 272

一、莫尔条纹信号的特点 272

二、光栅读数头组成 274

三、分光读数头 274

四、直接接收式读数头 275

五、镜像式读数头 276

六、反射式读数头 277

§4-3　光栅系统参数选择 277

一、照明系统 277

二、准直透镜 279

三、光栅技术指标 280

四、光电转换 285

五、计数概述 286

二、光电轴角编码器 288

§4-4　莫尔技术的位置检测 288

一、引言 288

三、线性编码器 292

四、扫描式粗光栅系统 294

五、精密定位系统 294

§4-5　莫尔技术的形状检测 298

一、莫尔偏折术原理 298

二、应变测试原理 302

三、莫尔轮廓测定原理 305

四、莫尔轮廓图形应用技巧 309

一、傅里叶变换轮廓法 311

§4-6　变形光栅莫尔轮廓法 311

二、空间相位检测法 315

三、编码光栅调制法 317

本章参考文献 319

§5-1　激光衍射计量原理 321

一、概述 321

二、计量原理 321

编著：杨国光 321

第五章　光衍射技术 321

三、基本公式 322

四、技术特点 324

§5-2　激光衍射计量技术 325

一、基本方案及其分析 325

二、间隙计量法 327

三、反射衍射法 330

四、分离间隙法 330

五、互补测定法 332

六、爱里圆测定法 333

七、测量精度与最大量程 334

八、实际的激光衍射测量系统 336

§5-3　实际的应用 340

一、间隙或间隙变化的测量 340

二、位移与间隙的远距测量 341

三、表面缺陷的自动检测 341

四、细丝及薄带尺寸的测量 345

五、角度的精密测量 347

六、全场测量 349

本章参考文献 350

七、波前测量 350

第六章　光扫描技术 352

编著：杨国光 352

§6-1　概述 352

§6-2　激光扫描计量技术 352

一、计量原理 352

二、f—θ扫描物镜 354

三、光学系统的匹配 356

四、球面镜扫描系统 358

六、应用 362

五、扫描器件 362

§6-3　位相调制扫描技术 367

一、光调制扫描法 367

二、外差扫描法 369

§6-4　光扫描定位技术 371

一、光电显微镜技术 371

二、激光扫描定位装置 373

§6-5　表面特征检测的扫描技术 373

二、散射光检测法 374

一、反射光检测法 374

三、扫描频谱分析法 376

§6-6　光扫描技术的其他应用 379

一、三维扫描技术 379

二、激光退火扫描技术 381

三、激光打印技术 382

四、无定向激光扫描 383

五、检查芯片的激光扫描 384

本章参考文献 385

§7-1　概述 387

编著：张仲先 387

第七章　光纤传感技术 387

§7-2　光纤传光原理及传输特性 388

一、光纤的结构和种类 388

二、光纤的传输模式 389

三、光纤的传输损耗 392

四、光纤的色散 393

§7-3　光纤传感器工作原理 394

一、分类 394

二、工作原理 394

一、功能型光纤传感器的应用 398

§7-4　光纤传感器的应用 398

二、非功能型光纤传感器的应用 410

§7-5　国内外光纤传感器研究动向 420

§7-6　光纤实用技术 423

一、光纤的选择 423

二、光纤的处理方法 424

三、光纤中的光耦合 424

四、光纤的分光与合光器 428

本章参考文献 429

二、多普勒频移 430

一、概述 430

第八章　激光多普勒技术 430

§8-1　激光多普勒效应 430

编著：张仲先 430

三、差动多普勒技术 432

§8-2　激光多普勒测速技术 433

一、激光多普勒测速的特点 433

二、激光多普勒测速原理 434

三、激光多普勒测速仪的基本光路 434

一、方向判别和外差技术 440

§8-3　流速方向判别和多维测量 440

二、多维激光多普勒测量技术 446

§8-4　激光多普勒信号处理系统 449

一、激光多普勒信号的特点 449

二、频谱分析法 449

三、频率跟踪法 450

四、计数型信号处理法 452

五、滤波器组分析法 453

六、光子计数相关法 454

七、扫描干涉法 455

§8-5　激光多普勒技术的应用 456

八、信号处理技术的选择 456

一、管道内水流的测量 457

二、激光测量二相流 457

三、血液流动的研究 459

四、激光多普勒显微镜和生物体研究 459

五、湍流的研究 459

六、丙烷气火焰流速的测量 459

七、转子动叶栅内部气流速度的测量 460

八、大气风速测量 461

九、超音速风洞中激光测速 462

十、固体表面速度的测量 462

十一、振动的测量 462

本章参考文献 464

§9-1　激光光谱学和激光光谱技术 465

§9-2　可调谐激光器 465

一、可调谐染料激光器 465

编著：张浚生、林中 465

第九章　激光光谱技术 465

二、可调谐半导体激光器 472

§9-3　激光喇曼光谱技术 472

一、基本原理 472

二、激光喇曼分光计 475

三、新实验技术 483

四、共振喇曼光谱技术 492

五、相干反斯托克斯喇曼光谱技术（CARS） 493

一、基本原理及发展 497

§9-4　激光荧光光谱分析 497

二、检测激光原子荧光的装置 498

§9-5　激光原子吸收光谱分析 503

一、分析的原理 503

二、激光原子吸收光谱分析的特点及其装置 504

§9-6　激光微区光谱分析 505

一、原理及特点 505

二、激光微区分析的典型装置 506

§9-7　其他实用激光光谱技术和应用 510

一、大气污染监测 510

二、激光光声光谱技术 512

三、超短光脉冲光谱技术 513

四、光电流光谱技术 514

本章参考文献 516

第十章　光信息与图像检测技术 518

编著：杨国光 518

§10-1　概述 518

§10-2　像传感检测技术 519

一、原理 519

二、应用 520

一、基本型式 523

§10-3　图像扫描检测技术 523

二、测试上的应用 524

§10-4　光信息处理检测技术 529

一、概况 529

二、取样法 530

三、滤波法 533

四、相关测量法 539

§10-5　数字图像检测技术 543

一、概述 543

二、数字图像处理基础 545

三、应用实例 558

本章参考文献 574

第十一章　光学纳米测量技术 575

编著：包正康 575

§11-1　引言 575

§11-2　纳米测量系统 577

一、概述 577

二、纳米传感技术 578

三、扫描测试系统 579

§11-3　扫描隧道显微镜（STM） 580

一、AFM的工作原理 584

§11-4　原子力显微镜（AFM） 584

二、AFM微悬臂弯曲的检测方式 585

§11-5　激光力显微镜（LFM） 587

§11-6　光子扫描隧道显微镜（PSTM） 589

§11-7　扫描近场光学显微镜（SNOM） 590

§11-8　扫描探针显微镜 592

§11-9　纳米测量的几个问题 594

一、纳米计量的技术组成 595

本章参考文献 597