光學和激光掃描技術手冊(原書第2版)（簡體書）

本書具有以下顯著特點：第 一，內容豐富，不僅有詳盡的光學和激光掃描技術理論，而且給出許多實際的掃描實例；第二，覆蓋面廣，既介紹了常規的掃描技術(如單反射鏡、轉鼓)，又闡述了一些利用諸如微納米光學(微光機電系統)和全息光學的先進技術研發的光學和激光掃描裝置；第三，為使本書能夠充分反映光學和激光掃描技術領域的國際先進水平，彙集了該領域美國、英國、日本等國的26位專家的研究成果，具有一定代表性。
本書可供光電子學、空間傳感器及系統、遙感、熱成像、軍事成像、光通信領域中從事光學和激光掃描器設計和製造、光電子儀器總體設計、光學系統和光機結構設計的設計師、工程師閱讀，也可作為大專院校相關專業本科生、研究生和教師的參考書。

目 錄
譯者序
原書第2版前言
原書第1版前言
致謝
第1章 激光束特性: M2模型 1
1.1 概述 1
1.2 激光束特性（理論）發展史 1
1.3 本章內容的組織結構 2
1.4 混模激光束的 M2模型 3
1.4.1 基橫模:厄米特-高斯和拉蓋爾-高斯函數 3
1.4.2 混模:純模的非相干疊加 5
1.4.3 與光束直徑相關的基模特性 6
1.4.4 基模光束的傳播特性 8
1.4.5 混模激光束的傳播特性:嵌入式高斯分佈和 M2模型 9
1.5 利用透鏡對基模和混合模進行光束變換 12
1.5.1 利用光束-透鏡轉換技術測量激光束髮散角 14
1.5.2 光束-透鏡轉換的應用:深聚焦的局限性 14
1.5.3 逆變換常數 15
1.6 基模和混模光束直徑的定義 15
1.6.1 由輻照度分佈確定光束直徑 16
1.6.2 獲取實用光束分佈圖的具體思考 18
1.6.2.1 市售掃描輪廓儀的工作原理 20
1.6.3 五種定義和測量光束直徑（常用）方法的比較 21
1.6.3.1 Dpin（針孔分佈 1/e2限幅點的間隔） 21
1.6.3.2 Dslit（狹縫分佈 1/e2限幅點的間隔） 21
1.6.3.3 Dke（刀口掃描限幅點15.9%和84.1%的兩倍間隔） 22
1.6.3.4 D86（通過總能量86.5%的同心圓孔直徑） 22
1.6.3.5 D4σ（針孔輻照度分佈標准偏差的4倍） 22
1.6.3.6 D4σ（對輻照度分佈信噪比的靈敏度） 23
1.6.3.7 ISO選擇 D4σ作為標準直徑的理由 24
1.6.3.8 直徑定義的總結 25
1.6.4 直徑定義之間的轉換 25
1.6.4.1 M2是唯一的嗎? 26
1.6.4.2 轉換規則的經驗基礎 26
1.6.4.3 不同定義直徑間的轉換規則 28
1.7 測量光束質量M2的具體問題:四切法 29
1.7.1 四切法的邏輯性 29
1.7.1.1 利用附加透鏡形成可測束腰 31
1.7.1.2 束腰位置精度 32
1.7.2 數據的圖形分析 32
1.7.3 對數據進行曲線擬合分析的相關討論 34
1.7.4 市售測量儀器和軟件包 35
1.8 光束不對稱性類型 36
1.8.1 光束不對稱性的常見類型 36
1.8.2 等效柱形光束的概念 38
1.8.3 其他光束的不對稱性:扭曲光束，複雜像散 40
1.9 M2模型在激光掃描器中的應用 41
1.9.1 立體光刻掃描器 41
1.9.2 轉換為統一的刀口法體系 43
1.9.3 為何使用多模激光束? 43
1.9.4 如何解讀激光束測試報告? 44
1.9.5 利用等效透鏡代替聚焦擴束鏡 44
1.9.6 景深和掃描面位置處光斑尺寸的變化 45
1.9.7 限制掃描面上激光光斑圓度的技術要求 46
1.9.7.1 案例A:10%束腰不對稱性 46
1.9.7.2 案例B:10%發散度不對稱性 46
1.9.7.3 案例C:像散造成掃描面上有12%的不圓度 47
1.10 總結: M2模型綜述 48
致謝 49
專業術語 49
參考文獻 54
第2章 激光掃描光學系統 56
2.1 概述 56
2.2 激光掃描器結構 56
2.2.1 物鏡掃描 56
2.2.2 物鏡後置掃描 56
2.2.3 物鏡前置掃描 57
2.3 光學設計和優化:概述 57
2.4 光學不變量 59
2.4.1 衍射受限 60
2.4.2 實際高斯光束 60
2.4.3 切趾率 61
2.5 性能問題 62
2.5.1 圖像輻照度 62
2.5.2 像質 63
2.5.3 分辨率和像素數 64
2.5.4 焦深 64
2.5.5 F-θ條件 65
2.6 初級像差和三級像差 66
2.6.1 初級色差校正 68
2.6.2 三級像差性質 69
2.6.2.1 球差 69
2.6.2.2 慧差 70
2.6.2.3 像散 70
2.6.2.4 畸變 70
2.6.3 三級像差經驗法則 70
2.6.4 匹茲伐（Pitzval）半徑的重要性 71
2.7 具體設計要求 71
2.7.1 檢流計式掃描器 72
2.7.2 多面體反射鏡掃描 72
2.7.2.1 掃描線彎曲 72
2.7.2.2 光束位移 72
2.7.2.3 交叉掃描誤差 73
2.7.2.4 小結 75
2.7.3 多面體反射鏡掃描效率 75
2.7.4 內轉鼓式系統 77
2.7.5 全息掃描系統 77
2.8 物鏡設計模式 77
2.8.1 簡單掃描物鏡的設計剖析 79
2.8.2 採用傾斜面的多結構佈局 84
2.8.3 多結構佈局反射多面體模式 84
2.8.4 單通道多面體反射鏡結構設計實例 85
2.8.4.1 CODE V程序中多結構佈局物鏡參數填寫格式 86
2.8.4.2 物鏡設計過程 87
2.8.5 雙軸掃描 88
2.9 激光掃描物鏡設計實例 88
2.9.1 300DPI辦公打印機物鏡（λ =633nm） 89
2.9.2 廣角掃描物鏡（λ =633nm） 89
2.9.3 中等視場角掃描物鏡（λ =633nm） 89
2.9.4 長掃描線中等視場掃描物鏡（λ =633nm） 89
2.9.5 適用于發光二極管的掃描物鏡（λ =800nm） 90
2.9.6 雙波長高精度掃描物鏡（λ =1064和950nm） 91
2.9.7 高分辨率遠心掃描物鏡（λ =408nm） 91
2.10 掃描物鏡製造、質量控制和最終檢測 91
2.11 全息激光掃描系統 92
2.11.1 利用平面線性光柵掃描 92
2.11.2 掃描線彎曲和掃描線性度 93
2.11.3 掃描盤擺動的影響