偏振光和光学系统(第2卷)/变革性光科学与技术丛书

本书是有关偏振光学及光学系统偏振设计和分析方面的一本系统性论著，讨论了偏振光基本理论和测量方法、偏振光线追迹和偏振像差理论，以及偏振像差理论在常用偏振元件和系统中的应用。全书共27章，分为两卷，其中第一卷为第1~13章，介绍光的偏振特性及其表征方法、偏振光干涉、琼斯矩阵、米勒矩阵、偏振测量术、菲涅耳公式、偏振光线追迹、光学光线追迹、琼斯光瞳和局部坐标系、菲涅耳像差、薄膜等内容； 第二卷为第14~27章，介绍基于泡利矩阵的琼斯矩阵解析、近轴偏振像差、偏振像差对成像的影响、平移和延迟计算、倾斜像差、双折射光线追迹、基于偏振光线追迹矩阵的光束组合、单轴材料和元件、晶体偏振器、衍射光学元件、液晶盒、应力双折射、多阶延迟器及其延迟的不连续性等。本书内容非常丰富、翔实，特别是关于光学系统的偏振光线追迹、偏振像差分析及应用泡利矩阵进行偏振特性解析等部分内容，是作者对于偏振光学研究的最新成果。

侯俊峰,张旭升，男，1978年出生，博士，副教授，硕士生导师，现为北京理工大学光电学院副教授。2000年毕业于北京理工大学光电工程系，2005年于北京理工大学光电学院获工学博士学位，2005年参加工作，2011-2012年在美国华盛顿大学访学。主要研究方向为偏振光学测量及仪器、光学设计，主持或作为主要人员参与国家自然科学基金、国防计量技术基础、总装预研基金、企事业单位合作研究项目等十多项科研项目。获得国家技术发明二等奖1项、省部级技术发明二等奖2项、军队科技进步二等奖1项，在国内外重要学术期刊和会议上发表学术论文20余篇，获授权国家发明专利3项、计算机软件著作权3项。

目录 作者简介15 致谢16 前言17 这本书是怎么产生的19 建议的课程21 章节导览23 学习特征37 缩略语表39 第14章 基于泡利矩阵的琼斯矩阵数据约简 14.1引言 14．2泡利矩阵和琼斯矩阵 14．2．1泡利矩阵恒等式 14．2．2展开为泡利矩阵之和 14．2．3泡利符号约定 14．2．4偏振元件绕光轴旋转时的泡利系数 14．2．5泡利之和形式的本征值、本征矢量及矩阵函数 14．2．6标准求和形式 14．3偏振元件序列 14．4矩阵指数和对数 14．4．1矩阵指数 14．4．2矩阵对数 14．4．3延迟器矩阵 14．4．4二向衰减器矩阵 14．4．5齐次琼斯矩阵的偏振性质 14．5椭圆延迟器和延迟器空间 14．6非齐次琼斯矩阵的偏振特性 14．7二向衰减空间和非齐次偏振元件 14．7．1二向衰减空间和延迟空间的叠加 14．8弱偏振元件 14．9总结和结论 14．10习题集 14．11参考文献 第15章 近轴偏振像差 15．1引言 15．2偏振像差 15．2．1弱偏振琼斯矩阵的相互作用 15．2．2弱偏振光线截点序列的偏振 15．3近轴偏振像差 15．3．1近轴角度和入射面 15．3．2近轴二向衰减和延迟 15．3．3二向衰减离焦 15．3．4二向衰减离焦和延迟离焦 15．3．5视场内的二向衰减和延迟 15．3．6偏振倾斜和平移 15．3．7双节点偏振 15．3．8界面近轴偏振像差总结 15．4七片透镜系统的近轴偏振分析 15．5高阶偏振像差 15．5．1电场像差 15．5．2定向器 15．5．3二向衰减和延迟 15．6偏振像差测量 15．7总结与结论 15．8附录 15．8．1近轴光学 15．8．2建立光学系统 15．8．3近轴光线追迹 15．8．4约化厚度和约化角度 15．8．5近轴斜光线 15．9习题集 15．10参考文献 第16章 有偏振像差的成像 16．1引言 16．2离散傅里叶变换 16．3琼斯出瞳和琼斯光瞳函数 16．4振幅响应矩阵 16．5米勒点扩展矩阵 16．6ARM和MPSM的尺度 16．7像的偏振结构 16．8光学传递矩阵 16．9例子——偏振光瞳及非偏振物体 16．10例子——实体角锥回射器 16．11例子——临界角角锥回射器 16．12讨论和结论 16．13习题集 16．14参考文献 第17章 平移和延迟计算 17．1引言 17．1．1固有延迟计算的目的 17．2几何变换 17．2．1局部坐标的旋转： 偏振仪视角 17．2．2非偏振光学系统 17．2．3矢量的平移 17．2．4反射时矢量的平移 17．2．5平移矩阵Q 17．3正则局部坐标 17．4固有延迟计算 17．4．1固有延迟的定义 17．5从P中分离几何变换 17．5．1用于P的固有延迟算法，方法1 17．5．2用于P的固有延迟算法，方法2 17．5．3延迟范围 17．6例子 17．6．1正入射的理想反射 17．6．2一个镀铝的三反射镜系统例子 17．7总结 17．8习题集 17．9参考文献 第18章 倾斜像差 18．1引言 18．2倾斜像差的定义 18．3倾斜像差算法 18．4镜头示例——美国专利2896506 18．5近轴光线追迹中的倾斜像差 18．6近轴倾斜像差的例子 18．7倾斜像差对PSF的影响 18．8美国专利2896506的PSM 18．9统计——CODE V专利库 18．10总结 18．11习题集 18．12参考文献 第19章 双折射光线追迹 19．1双折射材料中的光线追迹 19．2电磁波在各向异性介质的数学描述 19．3双折射材料 19．4双折射材料的本征模式 19．5双折射界面的反射和折射 19．6光线倍增的数据结构 19．7双折射界面的偏振光线追迹矩阵 19．7．1案例Ⅰ： 各向同性各向同性界面 19．7．2案例Ⅱ： 各向同性双折射界面 19．7．3案例Ⅲ： 双折射各向同性界面 19．7．4案例Ⅳ： 双折射双折射界面 19．8例子： 光束经过三个双轴晶体的光线分裂 19．9例子： 双轴立方体的内反射 19．10总结 19．11习题集 19．12参考文献 第20章 用偏振光线追迹矩阵进行光束组合 20．1引言 20．2波前和光线网格 20．3共传播的波前合并 20．4非共传播的波前合并 20．5不规则光线网格的合并 20．5．1合并未对齐光线数据的一般步骤 20．5．2逆距离加权插值 20．6小结 20．7习题集 20．8参考文献 第21章 单轴材料和元件 21．1单轴材料中的光学设计问题 21．2单轴材料描述 21．3单轴材料的本征模式 21．4单轴界面的反射和折射 21．5折射率椭球、光率体、K面和S面 21．6晶体波片的像差 21．6．1A板的像差 21．6．2C板的像差 21．7A板的成像 21．8偏移板 21．9晶体棱镜 21．10习题集 21．11参考文献 第22章 晶体偏振器 22．1引言 22．2晶体偏振器的材料 22．3格兰泰勒偏振器 22．3．1有限视场 22．3．2多条潜在的光线路径 22．3．3多个偏振波前 22．3．4从偏振器出射的偏振波前 22．4格兰泰勒偏振器的像差 22．5格兰泰勒偏振器对 22．6小结 22．7习题集 22．8参考文献 第23章 衍射光学元件 23．1引言 23．2光栅方程 23．3光线追迹衍射光学元件 23．3．1反射式衍射光栅 23．3．2线栅偏振器 23．3．3衍射延迟器 23．3．4衍射亚波长减反膜 23．4RCWA算法总结 23．5习题集 23．6致谢 23．7参考文献 第24章 液晶盒 24．1引言 24．2液晶 24．2．1介电各向异性 24．3液晶盒 24．3．1液晶盒的构造 24．3．2恢复力 24．3．3液晶显示器： 高对比度的强度调制 24．4液晶盒种类 24．4．1弗里德里克斯液晶盒 24．4．290°扭曲向列相液晶盒 24．4．3超扭曲向列相液晶盒 24．4．4垂直配向液晶盒 24．4．5面内切换液晶盒 24．4．6硅基液晶盒 24．4．7蓝相液晶盒 24．5偏振模型 24．5．1扩展琼斯矩阵模型 24．5．2光线单次通过的偏振光线追迹矩阵 24．5．3多层干涉模型 24．5．4液晶盒ZLI1646的计算 24．6液晶盒构建中的一些问题 24．6．1间隔物 24．6．2向错 24．6．3预倾斜 24．6．4振荡方波电压 24．7液晶盒性能的限制 24．7．1液晶盒速度 24．7．2出射偏振态的光谱变化 24．7．3相位延迟随入射角的变化 24．7．4双轴薄膜补偿液晶盒的偏振像差 24．7．5偏振片漏光 24．7．6退偏 24．8液晶盒的测试 24．8．1扭曲向列液晶盒测试例子 24．8．2IPS测试 24．8．3VAN盒 24．8．4MVA盒测试 24．8．5薄膜延迟器缺陷 24．8．6检偏器和出射偏振态之间的未对准 24．9习题集 24．10致谢 24．11参考文献 第25章 应力诱导双折射 25．1应力双折射简介 25．2光学系统中的应力双折射 25．3应力诱导双折射理论 25．4应力双折射元件中的光线追迹 25．5对具有空间变化应力双折射元件的光线追迹 25．5．1系统形状的存储 25．5．2折射和反射 25．5．3应力数据格式 25．5．4空间变化双轴应力的偏振光线追迹矩阵 25．5．5空间变化应力函数的例子 25．6应力双折射对光学系统性能的影响 25．6．1用偏光镜观察应力双折射 25．6．2注塑成型透镜的仿真 25．6．3塑料DVD透镜的仿真 25．7总结 25．8习题集 25．9致谢 25．10参考文献 第26章 多阶延迟器和不连续性之谜 26．1引言 26．2延迟不连续之谜 26．3基于简单色散模型的齐次延迟器系统的延迟展开 26．3．1色散模型 26．3．2齐次延迟器系统的延迟 26．3．3齐次延迟器的迹线以及在延迟器空间的延迟展开 26．4任意取向复合延迟器系统延迟展开的不连续性 26．4．1复合延迟器的琼斯矩阵分解 26．4．2组合延迟器在延迟器空间的迹线 26．4．3组合延迟器系统的多模出射 26．4．4快轴方向相差45°的复合延迟器例子 26．5总结 26．6附录 26．7习题集 26．8参考文献 第27章 总结和结论 27．1难题 27．2偏振光线追迹的复杂性 27．2．1光学系统描述的复杂性 27．2．2光线路径的椭圆偏振特性 27．2．3光程长度和相位 27．2．4延迟的定义 27．2．5延迟和倾斜像差 27．2．6多级延迟 27．2．7双折射光线追迹的复杂性 27．2．8相干模拟 27．2．9散射 27．2．10退偏 27．3偏振光线追迹的概念和方法 27．3．1琼斯矩阵和琼斯光瞳 27．3．2P矩阵和局部坐标 27．3．3PSF和OTF的推广 27．3．4光线倍增、光线树和数据结构 27．3．5模式合并 27．3．6替代模拟方法 27．4偏振像差抑制 27．4．1偏振光线追迹输出分析 27．5偏振光线追迹与偏振像差的比较 27．5．1铝膜与偏振像差表达式 27．5．2偏振光线追迹和琼斯光瞳 27．5．3琼斯光瞳的像差表达式 27．5．4二向衰减和延迟的贡献 27．5．5基于偏振像差的设计规则 27．5．6振幅响应矩阵 27．5．7米勒矩阵点扩展矩阵 27．5．8PSF分量的位置 27．6参考文献