光機系統設計

譯者序
第3版前言
第1章 光機設計過程
1.1 概述
1.2 概念設計
1.3 技術性能要求和設計約束
1.4 初步設計
1.5 設計分析和計算機建模
1.6 誤差預估和公差
1.7 試驗建模
1.8　最終設計
1.9　設計審查
1.10　儀器的制造
1.11 最終產品的評估
1.12　編制設計文件
參考文獻
第2章 環境影響
　2.1 概述
　2.2 影響產品性能的因素
　2.2.1 溫度
　 2.2.2　壓力
　 2.2.3 靜態變形和應力
　 2.2.4 振動
　 2.2.5 沖擊
　 2.2.6　濕度
　 2.2.7　腐蝕
　 2.2.8　環境污染
　 2.2.9 霉菌
　 2.2.10　磨損和侵蝕
　 2.2.11 高能輻射和微小隕石
　 2.2.12 激光對光學元件的損傷
　 2.2.12.1 基本機理
　 2.2.12.2 表面和反射鏡
　 2.2.12.3　材料和測量
　 2.2.12.4 薄膜
　2.3 光學件的環境測試
　參考文獻
第3章 材料的光機特性
　3.1 概述
　3.2　折射光學材料
　　3.2.1 基本要求
　　3.2.2 光學玻璃
　　3.2.3 光學塑料
　　3.2.4 光學晶體
　　 3.2.4.1 堿和堿土金屬鹵化物
　　 3.2.4.2　玻璃及其它氧化物
　　 3.2.4.3 半導體
　　 3.2.4.4 硫屬化物
　　 3.2.4.5 與光學材料熱特性有關的系數
　3.3 反射光學元件的材料
　 3.3.1 平滑度
　 3.3.2 穩定性
　 3.3.3 硬度
　3.4　機械零件材料
　 3.4.1 鋁
　　 3.4.1.1 鋁合金1100
　　 3.4.1.2　鋁合金2024
　　 3.4.1.3 鋁合金6061
　　 3.4.1.4 鋁合金7075
　　 3.4.1.5 鋁合金356
　 3.4.2 鈹
　 3.4.3 銅
　 3.4.3.1 銅合金C10100
　 3.4.3.2 銅合金C17200
　 3.4.3.3 銅合金C360
　 3.4.3.4 銅合金C260
　 3.4.3.5　格立德(Glidcop)銅合金
……
第4章　單透鏡的安裝
第5章　多透鏡的安裝
第6章　光窗和慮光片的安裝
第7章　稜鏡的和安裝
第8章　小型非金屬反射鏡、光柵和膠片的設計和安裝
第9章　輕質非金屬反射鏡的設計
第10章　光軸水平放置的大孔徑反射鏡的安裝
第11章　光軸垂直放置的大孔徑反射鏡的安裝
第12章　大孔徑、變方位反射鏡的安裝技術
第13章　金屬反射鏡的設計和安裝
第14章　光學儀器的結構設計
第15章　光機系統設計分析
附錄

光學是一門古典和傳統的學科，又是一門非常活躍的學科。最近幾十年來，隨著近代光學和光電子技術的迅速發展，光電子儀器及其元件都發生了深刻和巨大的變化，在繼承傳統光學的基礎上創新了許多新的成像技術、新的加工方法和新的光學元件，形成了一些新的光學分支。

光學成像技術的變化主要表現在以下幾個方面︰

●光學成像元件和系統的光譜範圍已經由可見光光譜幾乎擴展到全光譜範圍，包括遠紅外、中紅外、近紅外、可見光和紫外光譜區；

●光學成像元件不只是簡單的透鏡、稜鏡和反射鏡。已經設計和制造出諸如全息透鏡，衍射透鏡和微透鏡陣列等新型光學元件；

●光學系統的成像不只是遵守折射定律和反射定律，衍射理論已經成為衍射光學元件的基本成像理論；

●光學元件的加工方法不只是傳統的粗磨、精磨和拋光工藝，已經創立了全息干涉法、蝕刻法以及微透鏡加工法︰

●光學元件的外形尺寸在向兩個極端方向發展，一些光電子儀器中要求每毫米基板上能制造出千百個透鏡（微透鏡陣列），而另一些光學儀器則要求主反射鏡的通光孔徑大到8．lm（Gemini望遠鏡），全息光柵和薄膜透鏡的應用使透鏡的厚（薄）度到了極限；

●光學元件和系統的應用環境已經由實驗室和地球表面延伸到了宇宙的其它空間，環境條件對元件和系統的要求越來越高，也越來越苛刻。

光學技術的創新進一步促進了光機系統的發展，為光機零件、組件和系統的設計、制造、裝配、檢驗和測量提出了許多新的研究課題。

Jacobs首次提出將光學設計、機械結構設計和光機系統的設計作為整體設計考慮，多種雜志和出版物發表了許多有關光機系統設計課題的文章，一些專業協會〔例如美國光學協會（0SA）和國際光學工程協會（SPIE）〕已經認識到了這個課題的重要性，將光機設計和光機系統工程問題列為專題討論，因此，光學設計和結構設計已經成為一個緊密結合的專業，互相溝通和互相配合是必不可少的。在不同的研制階段，光學設計和結構設計的主要角色和重要性在不斷轉換，正如Donald H。Jacobs所論述的︰“在設計任何光學儀器時，不能完全把光學設計和機械設計作為不同的個體分割開來考慮，它們不過是一個問題的兩個階段”。

……