全息光学：设计、制造和应用PDF电子书下载

绪论 1

参考文献 9

第1章 全息光学的基本原理 15

1.1 衍射光学 15

1.1.1 光的相干 15

1.1.2 光的衍射 17

1.1.3 波带片和衍射透镜 18

1.2 光学全息的基本原理 21

1.2.1 基本概念 21

1.2.2 数学分析 23

1.3 全息图的分类 25

1.3.1 振幅全息图和相位全息图 26

1.3.2 薄全息图和厚全息图 28

1.3.3 共轴全息图和离轴全息图 30

1.3.4 透射全息图和反射全息图 32

1.3.5 近场全息图和远场全息图 33

1.3.6 傅里叶变换全息图和针孔全息图 35

1.4 全息光学元件的弯曲 36

参考文献 38

第2章 全息光学元件的近轴成像理论 39

2.1 点源全息图和全息光学元件 39

2.2 全息光学元件的成像 40

2.3 全息光学元件的放大率 43

2.3.1 X方向上的横向放大率Mx 43

2.3.2 Y方向上的横向放大率My 44

2.3.3 Z方向上的纵向放大率Mz 44

2.3.4 横向放大率与纵向放大率之间的关系 44

2.3.5 角放大率 45

2.4 全息光学元件的基点 45

2.4.1 焦点和焦平面 46

2.4.2 主点和主平面 48

2.4.3 节点和节平面 48

2.4.4 全息光学系统理想成像作图法 50

2.5 全息光学元件的成像性质 51

2.6 薄光栅分解 55

2.7 全息光学元件的传递函数 58

2.8 全息光学元件的衍射效率 59

2.8.1 定义 59

2.8.2 透射全息光学元件的衍射效率 61

2.8.3 反射吸收全息光学元件的衍射效率 63

2.9 全息光学元件的消色差 64

2.9.1 横向色差的补偿 65

2.9.2 纵向色差的补偿 67

2.10 低像差和高衍射效率 70

2.11 全息光学反射镜 72

参考文献 74

第3章 全息光学设计的基础理论 77

3.1 Welford的矢量分析理论 78

3.2 全息光学设计中的坐标变换 81

3.3 全息光学设计中的光线追迹 82

3.3.1 全息光线追迹的一般形式 83

3.3.2 全息傅里叶变换透镜的光线追迹 85

3.3.3 全息显微系统的光线追迹 89

3.4 K矢量闭合分析法 91

3.5 全息光学元件的递归设计法 94

3.5.1 递归设计的基本概念 94

3.5.2 递归设计的基本分析 96

3.6 等效透镜设计方法 98

3.6.1 基本概念 99

3.6.2 Lukosz设计方法 102

3.6.3 Fred设计方法 107

3.6.4 Sweatt设计方法 108

3.6.5 Chen设计方法 115

3.7 均方差优化方法 120

3.7.1 最小均方差的概念 121

3.7.2 最佳光栅函数 121

3.7.3 光栅函数的近似解 122

3.7.4 设计举例 123

参考文献 124

第4章 全息光学系统的设计 127

4.1 全息光束成形透镜的设计 127

4.1.1 以静态相位近似表达式为基础的设计方法 129

4.1.2 以迭代傅里叶变换算法为基础的设计方法 130

4.2 激光扫描仪中全息光学系统的设计 132

4.3 全息fθ透镜的设计 136

4.4 厚全息光学元件的设计 139

4.5 准直全息光学元件的设计 141

4.6 红外全息光学元件的设计 143

4.7 非球面全息光学元件的设计 145

4.8 多端面全息光学元件的设计 150

4.9 层叠式全息光学元件的设计 154

4.10 无像差全息光学元件的设计 155

4.11 其他类型全息光学元件的设计 157

4.11.1 全息柱面透镜 158

4.11.2 多焦全息光学透镜 158

参考文献 158

第5章 全息光学元件的像差 161

5.1 像差概述 163

5.2 全息光学元件的初级像差 166

5.3 全息光学元件的高级像差 170

5.4 曲面基板全息光学元件的像差系数 174

5.5 波长位移像差 178

5.6 消色差全息光学系统的二级色差 180

5.7 像差补偿与平衡 184

5.8 无球差记录和衍射效率之间的关系 188

参考文献 189

第6章 计算全息光学元件 191

6.1 计算全息光学元件编码技术 195

6.1.1 概述 195

6.1.2 计算全息光学元件的基本性能 197

6.1.3 编码方法分析 198

6.1.4 迭代编码方法 203

6.2 计算全息光学元件的制造加工 206

6.3 非球面计算全息光学元件 212

6.4 子波变换和计算全息术 217

6.4.1 光学子波变换 217

6.4.2 基本的子波函数 218

6.4.3 应用于全息分析中的子波变换 219

6.4.4 计算全息元件的光学子波变换 220

6.4.5 CGH和JTC子波变换 221

6.5 二元光学 223

6.5.1 二元光学混合目镜 225

6.5.2 二元光学混合微光物镜 227

6.5.3 二元光学混合摄影物镜 228

参考文献 230

第7章 全息光学元件的记录材料 233

7.1 理想的全息记录介质 233

7.2 全息记录材料的分类 236

7.3 卤化银乳胶 239

7.3.1 材料的非线性 242

7.3.2 噪声光栅 245

7.3.3 调制的非线性 246

7.3.4 波长和角度选择性 248

7.3.5 调制传递函数 249

7.4 重铬酸盐明胶（DCG） 252

7.4.1 概述 252

7.4.2 DCG全息元件的形成机理 255

7.4.3 动态吸收 257

7.4.4 曝光特性 258

7.4.5 环境稳定性 260

7.4.6 红光敏感性 260

7.5 光致抗蚀剂乳胶 262

7.5.1 光致抗蚀剂全息底版的非线性 263

7.5.2 光致抗蚀剂的灵敏度 263

7.5.3 光致抗蚀剂底版的处理工艺 264

7.5.4 改善光致抗蚀剂记录方法的一些建议 265

7.6 记录红外全息透镜的塑料材料 266

7.7 有机全息记录材料 268

参考文献 271

第8章 全息光学元件的记录技术 274

8.1 记录金息光学元件的基本步骤 274

8.2 记录全息光学元件的主要设备 277

8.2.1 光学平台 277

8.2.2 记录光源 278

8.2.3 记录光学系统 280

8.3 卤化银全息光学元件的处理工艺 285

8.3.1 Agfa-Gevaert乳胶和Kodak乳胶 286

8.3.2 卤化银底版的漂白 289

8.3.3 提高衍射效率的一些尝试 291

8.4 重铬酸盐明胶全息光学元件的处理工艺 296

8.4.1 DCG底版的制作 297

8.4.2 使用硬化DCG全息底版的处理程序 302

8.4.3 提高亚甲兰敏化重铬酸盐明胶灵敏度的方法 304

8.5 全息光学元件记录过程中的细节问题 305

8.5.1 折射率匹配箱 306

8.5.2 杂散光的遮拦 306

8.5.3 光学基版 306

8.5.4 记录光束比 307

8.5.5 调制度控制 308

8.5.6 乳胶的厚度 308

8.5.7 高斯激光光束 308

8.5.8 偏振的考虑 311

8.5.9 产生均匀激光束的吸收透镜 311

8.5.10 利用环境湿度控制再现成像波长 313

参考文献 314

第9章 全息平视显示器 317

9.1 普通的平视显示器（HUD） 317

9.2 连续透镜的概念 320

9.3 平面全息平视显示器 324

9.4 曲面全息平视显示器 329

9.5 低畸变全息平视显示器 337

9.5.1 非球面全息组合玻璃记录图形的分析 338

9.5.2 非球面全息组合玻璃 339

9.5.3 平视显示器光学系统的设计 341

9.5.4 系统的性能 345

9.5.5 记录光束的实现 346

9.6 低空红外导航／瞄准全息平视显示器 347

9.7 全息头盔显示／瞄准器 348

参考文献 353

第10章 全息扫描装置 354

10.1 全息激光扫描器的基本概念 356

10.2 二维全息扫描器 359

10.3 全息条形码扫描器 364

10.4 全息CD光学扫描头 368

10.5 激光打印全息扫描器 371

参考文献 375

第11章 全息光学元件的其他应用 377

11.1 全息光束成形镜 377

11.2 全息室内无绳红外通讯接收系统 380

11.3 校正玻璃透镜像差 382

11.4 信用卡全息扫描仪 383

11.5 全息机械加工仪 384

11.6 多重成像全息光学元件 385

11.7 全息四分之一波带片 386

11.8 全息光学测量系统 388

11.9 变空间全息光学元件 392

11.10 全息资料阅读仪 393

11.11 全息地图仪 395

11.12 全息激光保护眼镜 396

11.13 无透镜半导体激光器MSF-HOE校正器 399

11.14 小型全息数据处理器 400

11.15 全息光学互连器 401

11.16 全息照相机 404

11.17 医用全息内窥诊断显示器 405

11.18 全息自动防伪检查仪 406

11.19 全息望远镜 408

11.20 全息导弹制导系统 410

11.21 全息径向剪切干涉仪 411

11.22 全息十涉显微术 413

11.23 全息光纤耦合器 416

11.24 空间光调制器缺陷消除 418

11.25 全息波分复技术 420

11.26 全息多普勒速率计 421

11.27 全息匹配滤波光学处理器 423

11.28 全息多层视窗 424

11.29 全息面形测量仪 425

11.30 全息电影 427

11.31 全息体视投影仪 429

11.32 全息法布里－珀罗标准具 430

11.33 晶体生长速率全息监视仪 431

11.34 紫外全息聚光镜 432

11.35 超级并行全息光学相关器 434

参考文献 435

第12章 全息光学设计软件 441

12.1 全息光学元件成像的矢量分析 442

12.2 偏心倾斜元件的光线追迹 444

12.3 光学设计软件CODEV 445

12.4 光学设计软件GOLD 452

12.5 其他光学设计软件 454

参考文献 455