如何學好光學技術

㈠ 光學技術，什麼是光學技術

指與光學有關的技術。如光學儀器、光學設計、光學測量、光學材料、薄膜光學、非線性光學、激光技術與激光器、導波光學、光纖與集成光學等。

㈡ 如果我是光學行業的技師我該怎麼做

不斷學習，提升能力。
光學方面的技術人才的門檻相對較高，學好了肯定還是吃香的，尤其是幾個傳統的光學強校。這個行業的小公司一般不會找這種人才，學好了出來基本都是去大公司和研究所工作。
光學的涵蓋面太廣，不太好作具體建議。大多數行業都是二八分化，盡量靠著前20%的話很有優勢，讀個研排名就提高不少。很多大公司招人都是研究生起。

㈢ 哪裡可以學習視光技術

眼視光學(Optometry 又稱為驗光置鏡業，是現代光學技術和現代眼科學想結合．運用現代光學的原理和技術解決視覺障礙的新興交叉學科．它是一門既具有經典傳統色彩、又具有現代高科技特徵的醫學專業，也是一類饒有趣味、充滿挑戰、富有回報的醫療職業，該專業以光學、葯物、手術和心理等手段，以改善和促進清晰舒適視覺為目標，以保護眼睛健康為己任，這是一項給人類帶來光明的崇高事業。但是最主要的是以光學技術解決視覺障礙．眼視光學的學科特徵是進行與人眼視覺有關的生理、病理和光學方面的臨床、科研和教學等。科研重點主要針對視覺方面的研究，有近視、遠視、散光、弱視、低視力、光學眼鏡、角膜接觸鏡、屈光手術及其他視覺方面矯正的基礎、臨床研究等。終歸一點是解決雙眼共同視覺問題． 視光學是眼科學的起點，也是眼科學的終點.他們之間的關系一直是眼科醫學研究的主要對象.因為眼睛要比一部高檔的照相機精密得多.因此這就需要對眼睛的解剖結構和眼睛的屈光系統作一個專業的學習後才能勝任的專業．之後才能在這個的基礎上了解眼睛的醫用物理原理．之後才能去學習眼睛為什麼能看清楚東西及如何更舒適的看清楚東西．後者比前者重要． 眼睛的解剖學很是重要，特別是對於角膜接觸鏡的驗配及之後的復查，其中重要的是角膜．原因是角膜的生理性決定了其光學的重要性．要保證角膜的透明和角膜的本身的屈光度，那麼角膜的組織學結構就要保證其符合生理要求． 在我們的生活中，經常性的能見到很多的人戴著眼鏡．這個眼鏡學問是很大的． 涉及到的問題是： 1；驗光之前的檢查．這是學問＋經驗＋理論＋技術的綜合體現．主要是在四個方面的病史採集．屈光的病史採集，針對之前的屈光要進行了解．感覺的病史採集，主要是視力和初級雙眼視覺功能詢問．眼球運動檢查的病史採集，主要是雙眼視覺功能的詳細了解．第四是要了解雙眼的眼睛健康，主要是雙眼的眼壓，裂隙燈顯微鏡檢查雙眼健康，眼底鏡判斷眼睛內部情況是否正常． 2：驗光：這是一個程序．初步的主要檢查的方法是四個．角膜曲率計檢查和眼科A超檢查，視網膜檢影鏡檢查，自動驗光儀檢查，主覺檢查．高級的檢查還應該包括雙眼的視覺功能的整體檢查．這不僅僅是視力的檢查，還有眼睛的調節和輻輳檢查，雙眼眼球追蹤掃射試驗，隱斜視和融合功能檢查及在這個基礎上進行的雙眼立體視覺檢查． 3：下處方．原則是根據不同的年齡不同的需要進行，但是現在很多的地方的驗光都是以國家標准1.0為標准，這個是要根據需要來決定的，最好的方法是要根據檢查工具判斷外界物體經過眼睛的屈光系統後是否在視網膜上成像． 4：戴鏡建議．我們現在很多的人都會說眼睛的度數又增加了，其實這應該是驗光之後驗光師的工作．怎麼樣來防止度數的增加是一個視光學專業人士所必須盡到的責任

㈣ 光學問題

增透膜對不同波長光線的增透效果不同，例如對綠光增透效果好，相對來說對紅光和藍光增透效果就較差，即被反射出來的紅光和藍光相對就多，這樣，透鏡反射出來的光就呈現緊色。如果增透膜對藍光和綠光增透效果好，對紅光光和藍光增透效果就較差，即被反射出來的紅光和藍光相對就多，這樣，透鏡反射出來的光不呈現紫色。如果增透膜對藍光和綠光增透效果好，對紅光和黃光增透效果差，透鏡就反射橙光。在拍攝彩色照片時，因鏡片材料不同，增透膜的增透光色光不同，會使照片產生不同的增透性能，只要在各透鏡上鍍上不同特性的增透膜並互相搭起來，就可以消除或減弱由於鏡片材料及增透膜所造成的偏色。因此，各種不同的鏡片會反射出王顏色。鏡頭反射 的光線越強，說明光線透過鏡頭的量就越少，鍍膜質量就越差。把鏡頭對著自己，如果在鏡頭里看到自己的影像越淡，說明鏡頭鍍膜的增透效果越好，如果鏡頭能映了較明亮的影像，說明鏡頭的反光率大，透光率就小，鍍膜的增透效果就差。所以「黑洞洞 」的的鏡頭，從鍍膜角度來評價，應該是好的鏡頭。
鏡片上的增透膜一般採用電子束真空鍍膜工藝，即在直空條件下，用強力電子束射在鍍膜材料上使其汽化蒸發，粘附在在鏡片上成為增透膜。電子束多層鍍膜用EBC表示，多層鍍膜用MC表示，而SMC則表示超級多層鍍膜。
增透膜容易受潮發霉，因此，鍍膜鏡頭要特別注意防潮。平時應把鏡頭放在防潮箱內，箱內放叭潮劑。礁潮劑可用變色硅膠，它使用方便、吸潮效果好。乾燥的變色硅膠呈藍色，潮濕時呈粉紅色，經曝曬或烘烤把水份蒸了後又變回藍色，可反復使用多年。鏡頭臟了不要輕易用鏡頭紙試擦，更不能用普通的紙和布來試擦，更不能用普通的紙和布來試擦，以免擦傷鏡片的增透膜及劃傷鏡片。清潔鏡頭的正確方法應該是一吹二掃三洗。一吹：當鏡頭有灰塵等臟物時，用清潔鏡頭的專用吹氣球 或醫療用的洗耳球向鏡頭吹氣，把灰塵等臟物吹掉。二掃：由於灰塵等臟物粘附在鏡片上吹不掉，可用清潔鏡頭的專用鏡頭毛刷把臟物掃掉，吹和掃可結合使用。三洗：如鏡頭上有手指印、油污等臟物，經吹、掃仍不奏效時，可用鏡頭清潔劑（俗稱鏡頭水）洗鏡頭。洗鏡頭的方法是用干凈優質的醫用脫脂棉簽或用鏡頭紙捲成棒狀，滴不二、三滴鏡頭水，從鏡頭中央往邊緣螺旋形地試擦鏡頭，有明顯污垢的地方多擦一、二下，然後用干棉簽從鏡頭中央往外螺旋形地把鏡頭擦乾，使可使鏡片光潔如新，鏡頭剛剛發霉時，也可以用鏡頭水拭擦除去。洗鏡頭時不要滴太多的鏡頭水，以免鏡頭水滲入鏡頭內部，在鏡片之間形成露狀水滴，並且很難揮發出來，如果用帶水珠的鏡頭拍攝，影像是模糊的。清潔鏡頭，一般只能清潔鏡頭外邊的兩個鏡片表面，如果鏡頭中間的鏡片有臟物或發霉，最好交由專業人士處理，因為各鏡片的安裝位置十分精密，沒有豐富的拆裝經驗及儀器，很難按照原尺寸安裝好。
明白了增膜的作用,我就將我不成熟的幾點意見
科學射電望遠鏡利用反射電磁波的原理來發現天體,但增膜只對有色光起減少反射的作用.當然類似於真透膜的物質也有可能反射電磁波,但他只是起到減少的作用,並不是消滅.人類的機器也許還是能接受的.
在來,增膜的作用也只是有選擇性的較低某些光的反射並不是全部,類似於真透膜的物質也應該是如此,那情況就很復雜了.
以上就是本人的意見,不知道你還滿意否,有意見的歡迎一起討論
光在進入鏡片的時候會同時發生折射和反射，而入射光的總量等於折射光加反射光。利用光波在反射時的半波損失，在鏡片前鍍上一層膜減少反射光的量，這樣折射出去的光就多了。這樣更便於觀察。這層膜就是增透膜；
2、因為可見光的波長兩端是紅色和紫色，所以選擇增透膜一般都採用更便於波長居中的光折射。因此反射出來的光就是紅色或紫色。所以光學儀器上的鏡片一般都呈現紅色或紫色。
回答者：馮昊楠 - 助理 二級 5-22 20:24
好好學習～天天向上～
等你長大就明白了～
光學
光學(optics)是研究光（電磁波）的行為和性質，以及光和物質相互作用的物理學科。傳統的光學只研究可見光，現代光學已擴展到對全波段電磁波的研究。
光是一種電磁波，在物理學中，電磁波由電動力學中的麥克斯韋方程組描述；同時，光具有波粒二象性，需要用量子力學表達。
光學的起源在西方很早就有光學知識的記載，歐幾里得(Euclid，公元前約330～260)的<反射光學>(Catoptrica)研究了光的反射；阿拉伯學者阿勒·哈增(AI-Hazen，965～1038)寫過一部<光學全書>，討論了許多光學的現象。
光學真正形成一門科學，應該從建立反射定律和折射定律的時代算起，這兩個定律奠定了幾何光學的基礎。17世紀，望遠鏡和顯微鏡的應用大大促進了幾何光學的發展。
光的本性也是光學研究的重要課題。微粒說把光看成是由微粒組成，認為這些微粒按力學規律沿直線飛行，因此光具有直線傳播的性質。19世紀以前，微粒說比較盛行。但是，隨著光學研究的深入，人們發現了許多不能用直進性解釋的現象，例如乾涉、繞射等，用光的波動性就很容易解釋。於是光學的波動說又佔了上風。兩種學說的爭論構成了光學發展史上的一根紅線。
狹義來說，光學是關於光和視見的科學，optics(光學)這個詞，早期只用於跟眼睛和視見相聯系的事物。而今天，常說的光學是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到 X射線的寬廣波段范圍內的，關於電磁輻射的發生、傳播、接收和顯示，以及跟物質相互作用的科學。光學是物理學的一個重要組成部分，也是與其他應用技術緊密相關的學科。
光學是一門有悠久歷史的學科，它的發展史可追溯到2000多年前。
人類對光的研究，最初主要是試圖回答「人怎麼能看見周圍的物體？」之類問題。約在公元前400多年(先秦的代)，中國的《墨經》中記錄了世界上最早的光學知識。它有八條關於光學的記載，敘述影的定義和生成，光的直線傳播性和針孔成像，並且以嚴謹的文字討論了在平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中物和像的關系。
自《墨經)開始，公元11世紀阿拉伯人伊本·海賽木發明透鏡；公元1590年到17世紀初，詹森和李普希同時獨立地發明顯微鏡；一直到17世紀上半葉，才由斯涅耳和笛卡兒將光的反射和折射的觀察結果，歸結為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。
1665年，牛頓進行太陽光的實驗，它把太陽光分解成簡單的組成部分，這些成分形成一個顏色按一定順序排列的光分布——光譜。它使人們第一次接觸到光的客觀的和定量的特徵，各單色光在空間上的分離是由光的本性決定的。
牛頓還發現了把曲率半徑很大的凸透鏡放在光學平玻璃板上，當用白光照射時，則見透鏡與玻璃平板接觸處出現一組彩色的同心環狀條紋；當用某一單色光照射時，則出現一組明暗相間的同心環條紋，後人把這種現象稱牛頓環。藉助這種現象可以用第一暗環的空氣隙的厚度來定量地表徵相應的單色光。
牛頓在發現這些重要現象的同時，根據光的直線傳播性，認為光是一種微粒流。微粒從光源飛出來，在均勻媒質內遵從力學定律作等速直線運動。牛頓用這種觀點對折射和反射現象作了解釋。
惠更斯是光的微粒說的反對者，他創立了光的波動說。提出「光同聲一樣，是以球形波面傳播的」。並且指出光振動所達到的每一點，都可視為次波的振動中心、次波的包絡面為傳播波的波陣面(波前)。在整個18世紀中，光的微粒流理論和光的波動理論都被粗略地提了出來，但都不很完整。
19世紀初，波動光學初步形成，其中托馬斯·楊圓滿地解釋了「薄膜顏色」和雙狹縫乾涉現象。菲涅耳於1818年以楊氏乾涉原理補充了惠更斯原理，由此形成了今天為人們所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圓滿地解釋光的乾涉和衍射現象，也能解釋光的直線傳播。
在進一步的研究中，觀察到了光的偏振和偏振光的乾涉。為了解釋這些現象，菲涅耳假定光是一種在連續媒質(以太)中傳播的橫波。為說明光在各不同媒質中的不同速度，又必須假定以太的特性在不同的物質中是不同的；在各向異性媒質中還需要有更復雜的假設。此外，還必須給以太以更特殊的性質才能解釋光不是縱波。如此性質的以太是難以想像的。
1846年，法拉第發現了光的振動面在磁場中發生旋轉；1856年，韋伯發現光在真空中的速度等於電流強度的電磁單位與靜電單位的比值。他們的發現表明光學現象與磁學、電學現象間有一定的內在關系。
1860年前後，麥克斯韋的指出，電場和磁場的改變，不能局限於空間的某一部分，而是以等於電流的電磁單位與靜電單位的比值的速度傳播著，光就是這樣一種電磁現象。這個結論在1888年為赫茲的實驗證實。然而，這樣的理論還不能說明能產生象光這樣高的頻率的電振子的性質，也不能解釋光的色散現象。到了1896年洛倫茲創立電子論，才解釋了發光和物質吸收光的現象，也解釋了光在物質中傳播的各種特點，包括對色散現象的解釋。在洛倫茲的理論中，以太乃是廣袤無限的不動的媒質，其唯一特點是，在這種媒質中光振動具有一定的傳播速度。
對於像熾熱的黑體的輻射中能量按波長分布這樣重要的問題，洛倫茲理論還不能給出令人滿意的解釋。並且，如果認為洛倫茲關於以太的概念是正確的話，則可將不動的以太選作參照系，使人們能區別出絕對運動。而事實上，1887年邁克耳遜用乾涉儀測「以太風」，得到否定的結果，這表明到了洛倫茲電子論時期，人們對光的本性的認識仍然有不少片面性。
1900年，普朗克從物質的分子結構理論中借用不連續性的概念，提出了輻射的量子論。他認為各種頻率的電磁波，包括光，只能以各自確定分量的能量從振子射出，這種能量微粒稱為量子，光的量子稱為光子。
量子論不僅很自然地解釋了灼熱體輻射能量按波長分布的規律，而且以全新的方式提出了光與物質相互作用的整個問題。量子論不但給光學，也給整個物理學提供了新的概念，所以通常把它的誕生視為近代物理學的起點。
1905年，愛因斯坦運用量子論解釋了光電效應。他給光子作了十分明確的表示，特別指出光與物質相互作用時，光也是以光子為最小單位進行的。
1905年9月，德國《物理學年鑒》發表了愛因斯坦的「關於運動媒質的電動力學」一文。第一次提出了狹義相對論基本原理，文中指出，從伽利略和牛頓時代以來占統治地位的古典物理學，其應用范圍只限於速度遠遠小於光速的情況，而他的新理論可解釋與很大運動速度有關的過程的特徵，根本放棄了以太的概念，圓滿地解釋了運動物體的光學現象。
這樣，在20世紀初，一方面從光的乾涉、衍射、偏振以及運動物體的光學現象確證了光是電磁波；而另一方面又從熱輻射、光電效應、光壓以及光的化學作用等無可懷疑地證明了光的量子性——微粒性。
1922年發現的康普頓效應，1928年發現的喇曼效應，以及當時已能從實驗上獲得的原子光譜的超精細結構，它們都表明光學的發展是與量子物理緊密相關的。光學的發展歷史表明，現代物理學中的兩個最重要的基礎理論——量子力學和狹義相對論都是在關於光的研究中誕生和發展的。
此後，光學開始進入了一個新的時期，以致於成為現代物理學和現代科學技術前沿的重要組成部分。其中最重要的成就，就是發現了愛因斯坦於1916年預言過的原子和分子的受激輻射，並且創造了許多具體的產生受激輻射的技術。
愛因斯坦研究輻射時指出，在一定條件下，如果能使受激輻射繼續去激發其他粒子，造成連鎖反應，雪崩似地獲得放大效果，最後就可得到單色性極強的輻射，即激光。1960年，梅曼用紅寶石製成第一台可見光的激光器；同年製成氦氖激光器；1962年產生了半導體激光器；1963年產生了可調諧染料激光器。由於激光具有極好的單色性、高亮度和良好的方向性，所以自1958年發現以來，得到了迅速的發展和廣泛應用，引起了科學技術的重大變化。
光學的另一個重要的分支是由成像光學、全息術和光學信息處理組成的。這一分支最早可追溯到1873年阿貝提出的顯微鏡成像理論，和1906年波特為之完成的實驗驗證；1935年澤爾尼克提出位相反襯觀察法，並依此由蔡司工廠製成相襯顯微鏡，為此他獲得了1953年諾貝爾物理學獎；1948年伽柏提出的現代全息照相術的前身——波陣面再現原理，為此，伽柏獲得了1971年諾貝爾物理學獎。
自20世紀50年代以來，人們開始把數學、電子技術和通信理論與光學結合起來，給光學引入了頻譜、空間濾波、載波、線性變換及相關運算等概念，更新了經典成像光學，形成了所謂「博里葉光學」。再加上由於激光所提供的相乾光和由利思及阿帕特內克斯改進了的全息術，形成了一個新的學科領域——光學信息處理。光纖通信就是依據這方面理論的重要成就，它為信息傳輸和處理提供了嶄新的技術。
在現代光學本身，由強激光產生的非線性光學現象正為越來越多的人們所注意。激光光譜學，包括激光喇曼光譜學、高解析度光譜和皮秒超短脈沖，以及可調諧激光技術的出現，已使傳統的光譜學發生了很大的變化，成為深入研究物質微觀結構、運動規律及能量轉換機制的重要手段。它為凝聚態物理學、分子生物學和化學的動態過程的研究提供了前所未有的技術。
光學的研究內容
我們通常把光學分成幾何光學、物理光學和量子光學。
幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發，來研究光的傳播問題的學科。它利用光線的概念、折射、反射定律來描述光在各種媒質中傳播的途徑，它得出的結果通常總是波動光學在某些條件下的近似或極限。
物理光學是從光的波動性出發來研究光在傳播過程中所發生的現象的學科，所以也稱為波動光學。它可以比較方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向異性的媒質中傳插時所表現出的現象。
波動光學的基礎就是經典電動力學的麥克斯韋方程組。波動光學不詳論介電常數和磁導率與物質結構的關系，而側重於解釋光波的表現規律。波動光學可以解釋光在散射媒質和各向異性媒質中傳播時現象，以及光在媒質界面附近的表現；也能解釋色散現象和各種媒質中壓力、溫度、聲場、電場和磁場對光的現象的影響。
量子光學 1900年普朗克在研究黑體輻射時，為了從理論上推導出得到的與實際相符甚好的經驗公式，他大膽地提出了與經典概念迥然不同的假設，即「組成黑體的振子的能量不能連續變化，只能取一份份的分立值」。
1905年，愛因斯坦在研究光電效應時推廣了普朗克的上述量子論，進而提出了光子的概念。他認為光能並不像電磁波理論所描述的那樣分布在波陣面上，而是集中在所謂光子的微粒上。在光電效應中，當光子照射到金屬表面時，一次為金屬中的電子全部吸收，而無需電磁理論所預計的那種累積能量的時間，電子把這能量的一部分用於克服金屬表面對它的吸力即作逸出功，餘下的就變成電子離開金屬表面後的動能。
這種從光子的性質出發，來研究光與物質相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。
光的這種既表現出波動性又具有粒子性的現象既為光的波粒二象性。後來的研究從理論和實驗上無可爭辯地證明了：非但光有這種兩重性，世界的所有物質，包括電子、質子、中子和原子以及所有的宏觀事物，也都有與其本身質量和速度相聯系的波動的特性。
應用光學 光學是由許多與物理學緊密聯系的分支學科組成；由於它有廣泛的應用，所以還有一系列應用背景較強的分支學科也屬於光學范圍。例如，有關電磁輻射的物理量的測量的光度學、輻射度學；以正常平均人眼為接收器，來研究電磁輻射所引起的彩色視覺，及其心理物理量的測量的色度學；以及眾多的技術光學：光學系統設計及光學儀器理論，光學製造和光學測試，干涉量度學、薄膜光學、纖維光學和集成光學等；還有與其他學科交叉的分支，如天文光學、海洋光學、遙感光學、大氣光學、生理光學及兵器光學等。
哎呀 ， 增透膜是波長的1/4，
增透膜 會把干涉的光給濾掉，這樣就是淡紫色了 ，

㈤ 光學工程哪個方向有前途

我是學光學的，在哈工大讀研，方向為光通信，對你的問題比較了解，可以給你參考下：光學分支很多，你提到的只是光學的幾種應用技術而已，而光學的研究和發展方向卻很多：信息光學；非線性光學；全息光學；激光技術；全光通信；光纖通信；等是光學技術和發展的方向，就我了解，光通信比較有發展前途：既符合信息社會發展趨勢，又具有前瞻性，在未來大容量、高效、遠距離、高安全性方面具有巨大的潛在優勢。而且光學技術在當今尖端科技領域應用很多且比較看好。如果你想學光學方面的東西，我建議你報考光通信方向，可以學到較多的東西，而且就業前景不錯，但要報考較好的學校的相關專業，這樣才可以學到東西，這很重要。工大是不錯的選擇，中國電子科大在無線電領域較強；南京光學技術研究所很強；工大發展的較早，技術較全面，尤其在深空探測強激光發面特別強。而全光通信目前還是研究階段，離實際實現還有距離，所以發展潛力很大，且學的較少。只要你有毅力很興趣，這個方向是不錯的選擇；
、另外因為你是學物理的，要是學光學的話會很占優勢，因為光學是類理的工學專業，相對工科學生來說，你學起來會比較輕松。
這是我給你的建議，希望對你有幫助！

㈥ 工程光學的清華大學出版社

書名:普通高等教育十五國家級規劃教材--工程光學
出版社:清華大學出版社
定價:48
條形碼:9787302127222
ISBN:ISBN 7-302-12722-0
作者:田芊 廖延彪 孫利群
印刷日期:2006-5-1
出版日期:2006-5-1
精裝平裝_開本_頁數:平裝16開,537頁
中圖法:
中圖法一級分類:
中圖法二級分類:
書號:
簡介:本書以工程光學為體系，從光學技術的角度，介紹了光學的一些基本概念、原理、方法及其應用。
本書共分10章，介紹了光波的基本性質和幾何光學、物理光學、現代光學的有關內容。其中，幾何光學的內容有光的成像技術、光學像的記錄和顯示技術、光學測量技術；物理光學的內容有光的干涉技術、光的衍射技術、光的偏振技術、光的調制技術；現代光學的內容有激光技術、光波導技術。
本書可作為機械類非光學專業的本科生教材或教學參考書，亦可供有關工程技術人員參考。
前 言
我國的光學專業，有的設置在機械工程院系，有的設置在電子工程院系，有的設置在物理學院系，因此，有關光學的教材版本很多。本《工程光學》主要是為了機械類非光學專業的學生進一步學習光學的有關知識而編寫的。
大部分為本科生編寫的光學教材，包括了幾何光學和物理光學兩部分內容。本《工程光學》同樣也主要以這兩部分內容為主，但考慮到機械類非光學專業學生的課程體制設置中有關光學的課程較少，為了使這些學生對光學有更全面的了解，本教材中也包括了現代光學的許多內容。這本《工程光學》是為了給這部分學生在學習這門課程時提供一本教材或教學參考書，同時也希望能夠成為其他有關工程技術人員的學習參考書。
考慮到本教材主要是面向機械類非光學專業的學生，因此除介紹光學的有關最基本的理論之外，更多的是側重於光學理論的應用，即從光學技術的角度來進行講述，而這也是本教材之所以稱為《工程光學》的原因。這樣的考慮，也許會導致對光學理論的介紹較為膚淺，影響學生對光學科學的深入理解，但卻能夠避免學生在學習物理基礎課後再學習光學的重復與枯燥，讓學生們能夠感到光學的實用性，認識到學習光學大有益處。
對於機械類非光學專業的學生，應該學習和掌握一些光學技術、電子技術，這樣可以使這些學生的知識更為全面，以便更好地面對今後實際工作的要求和挑戰。我們從20世紀90年代開始，在清華大學精密儀器與機械學系給機械製造專業的學生開設了工程光學課程，基於以上這些考慮，我們對該課程的內容和講授安排進行了探索。授課10多年以來，從一些學生學習時的反應和畢業生的反饋情況來看，我們的考慮和探索基本是正確的，但還需要完善。
由於本教材的目的是對光學這一學科所包含內容的全貌有一個介紹，因此所選編的內容及篇幅較多一些。在利用本教材講授工程光學課程時，可以根據教學計劃和課時安排選擇其中的部分內容，有些內容可以不講而作為擴大知識面自學。
本教材由清華大學田芊、廖延彪、孫利群共同編寫。廖延彪編寫第1，5，6章和第7章部分內容以及第10章，孫利群編寫第2，3，8章，田芊編寫緒論、第4，9章和第7章部分內容以及附錄，最後由田芊對本教材的完成進行定稿。在本教材編寫時，我們參考了許多同類教材，學習和借鑒了這些教材的內容和方法，獲益匪淺，在此深表謝意。在編寫過程中，許多人提出了寶貴意見，為本教材的繪圖和校對出版工作付出了辛勞，在此一並致謝。本教材一定有不足之處，懇請給予批評指正。
編者
2006年2月
目錄:緒論1
0.1光學是一門重要而有用的科學與技術1
0.2光學一直在發展中並會有更大的發展2
0.3工程光學是著重於應用的科學與技術5
0.4工程光學的學習與課程安排6
第1章光波的基本特性8
1.1光的波動理論8
1.1.1光波與電磁波8
1.1.2平面波，球面波，柱面波10
1.1.3諧波12
1.1.4高斯光束15
1.2平面光波在各向同性介質分界面上的反射和折射17
1.2.1反射定律和折射定律17
1.2.2菲涅耳公式19
1.2.3反射率和透射率21
1.2.4反射和折射時的偏振25
1.2.5反射和折射時的相位26
1.2.6全反射27
1.3光波在金屬表面上的反射和折射30
習題33
第2章光的成像技術35
2.1幾何光學原理35
2.1.1實驗三定律35
2.1.2全反射37
2.1.3費馬原理38
2.2光學成像41
2.2.1基本概念與符號規則41
2.2.2單一球面成像42
2.2.3薄透鏡成像45
2.2.4組合透鏡成像51
2.2.5光闌55
2.3光學設計基礎59
2.3.1光線的光路計算59
2.3.2像差理論66
2.4光學材料71
2.4.1光學玻璃71
2.4.2光學晶體78
2.4.3光學塑料81
2.5光度學基礎84
2.5.1光度學量及其單位84
2.5.2光傳播過程中光學量的變化規律88
2.5.3成像系統像面的照度92
習 題96
第3章光學像的記錄和顯示技術100
3.1眼睛和助視儀器100
3.1.1眼睛及其光學系統100
3.1.2放大鏡和顯微鏡107
3.1.3望遠鏡的工作原理110
3.2光學成像器件114
3.2.1感光底片114
3.2.2電荷耦合器件116
3.2.3互補金屬氧化物半導體123
3.3光學攝像系統127
3.3.1攝影物鏡的光學特性128
3.3.2攝影物鏡的基本類型131
3.3.3取景系統和調焦系統132
3.3.4電視攝像系統136
3.4光學顯示系統139
3.4.1光學投影系統139
3.4.2光電顯示系統145
習 題153
第4章光的干涉技術156
4.1產生光波干涉的條件156
4.1.1光波產生干涉現象的分析157
4.1.2產生光波干涉的必要條件158
4.1.3產生光波干涉的補充條件159
4.2分波面雙光束干涉160
4.2.1雙縫分波面雙光束干涉160
4.2.2分波面雙光束干涉的其他實驗裝置163
4.2.3干涉條紋清晰程度的影響因素165
4.3分振幅雙光束干涉170
4.3.1平板分振幅干涉170
4.3.2等傾干涉171
4.3.3等厚干涉175
4.4雙光束干涉儀181
4.4.1邁克爾遜干涉儀182
4.4.2斐索干涉儀186
4.4.3馬赫?曾德爾干涉儀188
4.4.4賽格納克干涉儀188
4.5多光束干涉192
4.5.1多束光干涉的光強分布192
4.5.2多光束干涉儀198
4.5.3多光束干涉的應用202
4.6薄膜光學簡介204
4.6.1單層光學膜205
4.6.2多層光學膜208
4.6.3光學薄膜的制備及其應用213
習 題216
第5章光的衍射技術220
5.1衍射的基本理論220
5.1.1惠更斯?菲涅耳原理220
5.1.2夫琅禾費衍射和菲涅耳衍射224
5.2夫琅禾費單縫衍射226
5.2.1衍射光強的計算226
5.2.2對衍射光強分布公式的分析228
5.3夫琅禾費圓孔衍射229
5.4巴比涅原理233
5.5夫琅禾費多縫衍射234
5.5.1雙縫的干涉和衍射234
5.5.2多縫的干涉和衍射237
5.6菲涅耳衍射241
5.6.1圓孔衍射和圓屏衍射241
5.6.2直邊衍射244
5.6.3波帶片 245
5.7衍射光柵248
5.7.1平面衍射光柵248
5.7.2閃耀光柵252
5.7.3光譜儀255
5.8全息技術257
5.8.1全息原理和全息圖種類257
5.8.2全息技術應用舉例261
5.9傅里葉光學263
5.9.1概述263
5.9.2薄透鏡的傅里葉變換性質264
5.9.3光學傅里葉變換266
5.9.4光信息處理及其應用268
5.10二元光學269
5.10.1概述269
5.10.2二元光學的特點271
5.10.3二元光學器件的製作271
5.10.4二元光學的應用272
5.11近場光學275
5.11.1概述275
5.11.2近場光學原理275
5.11.3近場光學應用舉例276
習 題278
第6章光的偏振技術281
6.1光的偏振特性281
6.1.1光的橫波性281
6.1.2光波的偏振態283
6.1.3偏振光的表示方法286
6.2平面光波在晶體中的傳播特性290
6.2.1晶體的介電張量290
6.2.2各向異性晶體中的單色平面光波292
6.2.3平面光波在晶體中的傳播--解析法293
6.2.4平面光波在晶體中的傳播--圖解法296
6.3平面光波在晶體表面上的反射和折射301
6.3.1光波在晶體表面上的反射定律和折射定律301
6.3.2單軸晶體中的光路303
6.4偏振器件304
6.4.1概述304
6.4.2反射型偏振器304
6.4.3雙折射型偏振器305
6.4.4二向色型偏振器307
6.4.5波片和補償器308
6.4.6退偏器312
6.5通過光學元件後光強的計算313
6.5.1概述313
6.5.2用瓊斯矢量計算313
6.5.3用斯托克斯矢量計算313
6.5.4用邦加球表示314
6.6偏振光的干涉315
6.6.1概述315
6.6.2平行光的偏振光干涉316
6.6.3會聚光的偏振光干涉318
6.7晶體的旋光性321
6.8偏振光儀器322
6.8.1旋光儀322
6.8.2橢偏儀323
習 題325
第7章光調制技術327
7.1非線性光學簡介327
7.1.1概述327
7.1.2介質的非線性特性328
7.1.3非線性效應產生和頻329
7.1.4非線性效應產生二次諧波332
7.1.5非線性效應產生差頻332
7.1.6光纖中的非線性特性333
7.1.7受激非彈性散射334
7.2光的調制335
7.2.1幅度調制和光強調制335
7.2.2頻率調制和相位調制337
7.2.3脈沖調制338
7.3電光調制339
7.3.1線性電光效應339
7.3.2晶體的線性電光系數341
7.3.3KDP晶體的線性電光效應343
7.3.4電光調制器件347
7.4磁光調制349
7.4.1磁致旋光效應349
7.4.2晶體的法拉第效應350
7.5聲光調制352
7.5.1彈光效應352
7.5.2聲光衍射353
習 題356
第8章光學測量技術357
8.1光學測量的基本裝置357
8.1.1光具座及其基本部件357
8.1.2精密測角儀364
8.2光學玻璃的測量367
8.2.1光學玻璃折射率與色散的測量367
8.2.2光學玻璃的雙折射測量371
8.2.3有色光學玻璃光譜特性的測量375
8.3光學零件的測量377
8.3.1光學零件面形偏差的測量377
8.3.2球面曲率半徑的測量381
8.3.3平面光學零件光學不平行度的測量384
8.3.4焦距和頂焦距的測量389
8.4典型光學系統特性參數測量392
8.4.1顯微系統特性參數檢測392
8.4.2望遠系統光學特性參數檢測395
8.4.3照相物鏡光學特性參數檢測402
習 題410
第9章激光技術413
9.1激光的產生與特性413
9.1.1激光的產生413
9.1.2激光的特性414
9.2光的量子性與波粒二象性415
9.2.1光電效應與光量子（光子學）415
9.2.2光的波粒二象性417
9.2.3原子的能級分布417
9.3激光原理419
9.3.1原子的躍遷419
9.3.2激光器的構成423
9.3.3光學諧振腔426
9.3.4激光的模式430
9.4激光器433
9.4.1氣體激光器433
9.4.2固體激光器440
9.4.3半導體激光器443
9.5激光技術451
9.5.1激光準直技術451
9.5.2激光測距技術453
9.5.3激光調制技術458
9.5.4激光穩頻技術460
9.5.5激光脈沖技術466
9.5.6激光存儲技術471
習 題475
第10章光波導技術 476
10.1概述476
10.1.1光波導476
10.1.2光導纖維477
10.2平面光波導的傳輸特性480
10.2.1平板光波導的結構480
10.2.2平板波導的模式480
10.2.3光波導損耗481
10.3光波導器件482
10.3.1光波導調制器482
10.3.2電光調制器483
10.3.3聲光調制器484
10.3.4周期波導和反射濾波器485
10.3.5光波導偏振器486
10.3.6波導激光器486
10.4光波導耦合487
10.4.1光波導透鏡488
10.4.2光波導反射鏡和棱鏡489
10.5集成光學系統舉例489
10.5.1射頻頻譜分析儀490
10.5.2微型光波導陀螺儀491
10.6光纖的特性492
10.6.1均勻折射率光纖的光線理論492
10.6.2光纖的損耗493
10.6.3光纖的色散494
10.6.4光纖的偏振494
10.7特種光纖495
10.7.1變折射率光纖495
10.7.2紅外光纖500
10.7.3塑料光纖501
10.8光纖器件501
10.8.1光纖連接器和耦合器502
10.8.2光纖波分/波合器502
10.8.3光纖偏振控制器503
10.8.4光纖濾波器503
10.8.5光纖光柵505
10.8.6光纖放大器和激光器505
10.9光纖感測器506
10.9.1概述506
10.9.2振幅調制感測型光纖感測器507
10.9.3相位調制感測型光纖感測器508
10.9.4偏振調制型光纖感測器512
10.9.5波長調制型光纖檢測系統512
10.9.6傳光型光纖檢測系統513
附錄A張量的基本知識515
附錄B矢量分析與場論520
附錄C電磁場理論的基本方程525
參考文獻535

㈦ 二元光學的原理，要詳細

二元光學是基於光波衍射理論發展起來的一個新興光學分支，是光學與微電子技術相互滲透、交*而形成
的前沿學科。基於計算機輔助設計和微米級加工技術製成的平面浮雕型二元光學器件具有重量輕、易復制、造
價低等特點，並能實現傳統光學難以完成的微小、陣列、集成及任意波面變換等新功能，從而使光學工程與技
術在諸如空間技術、激光加工、計算技術與信息處理、光纖通信及生物醫學等現代國防科技與工業的眾多領域
中顯示出前所未有的重要作用及廣闊的應用前景。二元光學於20世紀90年代初在國際上興起研究熱潮，並同時
引起學術界與工業界的極大興趣及青睞。
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而巨大的變化。光學零件已經不僅
僅是折射透鏡、棱鏡和反射鏡。諸如微透鏡陣列、全息透鏡、衍射光學元件和梯度折射率透鏡等新型光學元件
也越來越多地應用在各種光電子儀器中，使光電子儀器及其零部件更加小型化、陣列化和集成化。微光學元件
是製造小型光電子系統的關鍵元件，它具有體積小、質量輕、造價低等優點，並且能夠實現普通光學元件難以
實現的微小、陣列、集成、成像和波面轉換等新功能。
光學是一門古老的科學。自伽利略發明望遠鏡以來，光學已走過下幾百年的漫長道路。60年代激光的出現，促
進了光學技術的迅速發展，但基於折反射原理的傳統光學元(器)件，如透鏡、棱鏡等人都是以機械的銑、磨、拋
光等來製作的，不僅製造工藝復雜，而且元件尺寸大、重量大。在當前儀器走向光、機、電集成的趨勢中，它
們已顯得臃腫粗大極不匹配。研製小型、高效、陣列化光學元件已是光學界刻不容緩的任務。 80年代中期，美
國MIT林肯實驗室威爾得坎普(Veldkamp)領導的研究組在設計新型感測系統中，率先提出了「二元光學」的概
念，他當時描述道：「現在光學有一個分支，它幾乎完全不同於傳統的製作方式，這就是衍射光學，其光學元
件的表面帶有浮雕結構；由於使用了本來是製作集成電路的生產方法，所用的掩模是二元的，且掩模用二元編
碼形式進行分層，故引出了二元光學的概念。」隨後二元光學不僅作為一門技術，而且作為一門學科迅速地受
到學術界和工業界的青睞，在國際上掀起了一股二元光學的研究熱潮。二元光學元(器)件因其在實現光波變換上
所具有的許多卓越的、傳統光學難以具備的功能，而有利於促進光學系統實現微型化、陣列化和集成化，開辟
了光學領域的新視野。關於二元光學概念的准確定義，至今光學界還沒有統一的看法，但普遍認為，二元光學
是指基於光波的衍射理論，利用計算機輔助設計，並用超大規模集成(VLSI)電路製作工藝，在片基上(或傳統光
學器件表面)刻蝕產生兩個或多個台階深度的浮雕結構，形成純相位、同軸再現、具有極高衍射效率的一類衍射
光學元件。它是光學與微電子學相互滲透與交*的前沿學科。二元光學不僅在變革常規光學元件，變革傳統光學
技術上具有創新意義，而且能夠實現傳統光學許多難以達到的目的和功能，因而被譽為「90年代的光學」。它
的出現將給傳統光學設計理論及加工工藝帶來一次革命。二元光學元件源於全息光學元件(HOE)特別是計算全
息元件(CGH)。可以認為相息圖(Kinoform)就是早期的二元光學元件。但是全息元件效率低，且離軸再現；相
息圖雖同軸再現。但工藝長期未能解決，因此進展緩慢、實用受限。二元光學技術則同時解決了衍射元件的效
率和加工問題。它以多階相位結構近似相息圖的連續浮雕結構。二元光學是微光學中的一個重要分支。微光學
是研究微米、納米級尺寸的光學元器件的設計、製作工藝及利用這類元器件實現光波的發射、傳輸、變換及接
收的理論和技術的新學科。微光學發展的兩個主要分支是：(1)基於折射原理的梯度折射率光學，(2)基於衍射原
理的二元光學。二者在器件性能、工藝製作等方面各具特色。二元光學是微光學領域中最具活力、最有發展潛
力的前沿學科分支。光學和電子學的發展都基於微細加工的兩個關鍵技術：亞微米光刻和各向異性刻蝕技術。
微電子學推動了二元光學學科的發展，而微電子工業的進步則得益於光刻水平的提高。此外，二元光學技術的

標量衍射理論和傅里葉光學進行分析的，關於二元光學元件衍射效率與相位階數之間的數學表達式也是標量衍
射理論的結果。在此范圍內，可將二元光學元件的設計看作是一個逆衍射問題，即由給定的入射光場和所要求
的出射光場求衍射屏的透過率函數。基於這一思想的優化設計方法大致有五種：蓋師貝格－撒克斯通
(Gerchberg-Saxton)演算法(GS)或誤差減法(ER)及其修正演算法、直接二元搜索法(DBS也稱爬山法(HC))、模擬退
火演算法(SA)和遺傳演算法(GA)。其中模擬退火演算法是一種適合解決大規模組合優化問題的方法，它具有描述簡單
、使用靈活、應用廣泛、運行效率高和較少受初始條件限制等優點；遺傳演算法是一種借鑒生物界自然選擇和自
然遺傳機制的高度並行、隨機、自適應搜索演算法，它將適者生存原理同基因交換機制結合起來，形成一種具有
獨特優化機制的搜索技術，而且特別適用於並行運算，已被應用到諸多領域。在國內，中國科學院物理研究所
楊國楨和顧本源提出任意線性變換系統中振幅－相位恢復的一般理論和楊－顧(Y-G)演算法，並且成功地應用於解
決多種實際問題和變換系統中。在許多應用場合中，二元光學元件的特徵尺寸為波長量級或亞波長量級，刻蝕
深度也較大(達到幾個波長量級)，標量衍射理論中的假設和近似便不再成立，此時，光波的偏振性質和不同偏振
光之間的相互作用對光的衍射結果起著重大作用，必須發展嚴格的矢量衍射理論及其設計方法。矢量衍射理論
基於電磁場理論，須在適當的邊界條件上嚴格地求解麥克斯韋方程組，已經發展幾種有關的設計理論，如積分
法、微分法、模態法和耦合波法。前兩種方法雖然可以得到精確的結果，但是很難理解和實現，並需要復雜的
數值計算；比較起來，模態法和耦合波法的數學過程相對簡單些，實現也較容易。這兩種方法都是在相位調制
區將電磁場展開，所不同的是它們的展開形式，模態法將電磁場按模式展開，而耦合波法則將電磁場按衍射級
次展開。因而，耦合波方法涉及到的數學理論較為簡單，給出的是可觀察的衍射各級次的系數，而不是電磁場
模式系數。但總的來說，用這些理論方法設計二元光學元件都要進行復雜和費時的計算機運算，而且僅適合於
周期性的衍射元件結構。因此，當衍射結構的橫向特徵尺寸大於光波波長時，光波的偏振屬性變得不那麼重要
了，仍可採用傳統的標量衍射理論得到一些合理的結果。對於更復雜的衍射結構，還有待發展實用而有效的設
計理論。 二、製作工藝方面的進展二元光學元件的基本製作工藝是超大規模集成電路中的微電子加工技術。但
是，微電子加工屬薄膜圖形加工，主要需控制的是二維的薄膜圖形；而二元光學元件則是一種表面三維浮雕結
構，需要同時控制平面圖形的精細尺寸和縱向深度，其加工難度更大。近幾年來，在VLSI加工技術、電子、離
子刻蝕技術發展的推動下，二元光學製作工藝方面取得的進展集中表現在：從二值化相位元件向多階相位元件
、甚至連續分布相位元件發展；從掩模套刻技術向無掩模直寫技術發展。最早的二元光學製作工藝是用圖形發
生器和VLSI技術製作二階相位型衍射光學元件。到80年代後期，隨著高解析度掩模版製作技術的發展(如電子束
製版解析度可達到0.1μm)，掩模套刻、多次沉積薄膜的對中精度的提高，可以製作多階相位二元光學元件，大
大提高了衍射效率。但是離散化的相位以及掩模的對准誤差，仍影響二元光學元件的製作精度和衍射效率的提
高。為此，90年代初開始研究直寫技術，省去掩模製作工序，直接利用激光和電子束在基底材料上寫入所需的
二維或三維浮雕圖案。利用這種直寫技術，通過控制電子束在不同位置處的曝光量，或調制激光束強度，可以
刻蝕多階相位乃至連續分布的表面浮雕結構。無掩模直寫技術較適於製作單件的二元或多階相位元件，或簡單
的連續輪廓，而利用激光掩模和套刻製作更適合於復雜輪廓和成批生產。在掩模圖案的刻蝕技術中，目前主要
採用高解析度的反應離子刻蝕、薄膜沉積技術。其中離子束刻蝕的解析度高達0.1μm，且圖案邊緣陡直准確
，是一種較為理想的加工手段。二元光學元件的一個很大的優點是便於復制，常用的復制技術有：鑄造法
(casting)、模壓法(embossing)和注入模壓法(injection molding)。其中電鑄成型模壓復制將是未來大規模生
產的主要技術。根據二元光學元件的特點，其他一些新工藝，例如LIGA、溶膠－凝膠(sol－gel)、熱溶及離子
擴散等技術也被應用於加工二元光學元件，還可利用灰階掩模及PMMA紫外感光膠製作連續相位器件。 三、應
用方面的進展隨著二元光學技術的發展，二元光學元件已廣泛用於光學感測、光通信、光計算、數據存儲、激
光醫學、娛樂消費以及其他特殊的系統中。也許可以說，它的發展已經經歷了三代。第一代，人們採用二元光
學技術來改進傳統的折射光學元件，以提高它們的常規性能，並實現普通光學元件無法實現的特殊功能。這類
元件主要用於相差校正和消色差。通常是在球面折射透鏡的一個面上刻蝕衍射圖案，實現折/衍復合消像差和較
寬波段上的消色差。如美國柏金－愛爾馬(Perkin－Elmer)公司成功地用於施密特(Schmidt)望遠鏡上消除球差
；美國豪奈威爾(Honey-well)公司在遠紅外系統中，實現了復消色差，它們還採用二元光學技術製作出小型光
盤讀寫頭。此外，二元光學元件能產生任意波面以實現許多特殊功能，而具有重要的應用價值。如材料加工和
表面熱處理中的光束整形元件、醫療儀器中的He-Ne激光聚焦校正器、光學並行處理系統中的光互連元件(等光
強分束Dammann光柵)以及輻射聚焦器等。二元光學元件的第一代應用技術已趨於成熟，國際上有50多家公司
正利用混合型特殊功能元件設計新型光學系統。第二代，主要應用於微光學元件和微光學陣列。 80年代末，二
元光學進入微光學領域，向微型化、陣列化發展，元件大小從十幾個μm至1mm。用二元光學方法製作的高密
度微透鏡陣列的衍射效率很高，且可實現衍射受限成像。另外，當刻蝕深度超過幾個波長時，微透鏡陣列表現
出普通的折射元件特性，並具有獨特的優點：陣列結構比較靈活，可以是矩陣、圓形或密排六方形排列；能產
生各種輪廓形狀的透鏡表面，如拋物面、橢圓面及合成表面等；陣列透鏡的「死區」可降到零(即填充因子達到
100％)。這類高質量的衍射或折射微透鏡陣列，在光通信、光學信息處理、光存儲和激光束掃描等許多領域中
有重要的應用。比如二元微光學元件在多通道微型感測系統中可作為望遠混合光學系統、光束靈巧控制、多通
道處理、探測器陣列和自適應光互連。第三代，即目前正在發展的一代，二元光學瞄準了多層或三維集成微光
學，在成像和復雜的光互連中進行光束變換和控制。多層微光學能夠將光的變換、探測和處理集成在一體，構
成一種多功能的集成化光電處理器，這一進展將使一種能按不同光強進行適應性調整、探測出目標的運動並自
動確定目標在背景中的位置的圖像感測器成為可能。Veldkamp將這種新的二元光學技術與量子阱激光陣列或
SEED器件、CMOS模擬電子技術結合在一起，提出了「無長突神經細胞電子裝置(Amacronic)」的設想，它把
焦平面結構和局域處理單元耦合在一起，以模仿視網膜上無長突神經細胞的近距離探測，系統具有邊緣增強、
動態范圍壓縮和神經網路等功能。這一代微光學技術的典型應用是多層光電網路處理器。這是一種焦平面預處
理技術，它以二元光學元件提供靈活反饋和非線性預處理能力。探測器硅基片上的微透鏡陣列將入射信號光聚
焦到陣列探測器的激活區，該基片的集成電路則利用會聚光激發砷化鎵銦二極體發光，其發射光波第二層平面
石英基底兩面的衍射元件引導到第三層面硅基底的陣列探測器上，經集成電路處理後激發二極體發光……依次類
推，得到處理後的信號。這種多層焦平面預處理器的每一層之間則利用微光學陣列實現互連耦合，它為感測器
的微型化、集成化和智能化開辟了新的途徑。 發展趨勢 二元光學是建立在衍射理論、計算機輔助設計和微細加
工技術基礎上的光學領域的前沿科學之一，超精細結構衍射元件的設計與加工是發展二元光學的關鍵技術。二
元光學的發展不僅使光學系統的設計和加工工藝發生深刻的變革，而且其總體發展趨勢是未來微光學、微電子
學和微機械的集成技術和高性能的集成系統。今後二元光學元件的研究將可能在以下方面發展。一、具有亞波
長結構的二元光學元件的研究(包括設計理論與製作技術) 這類元件的特徵尺寸比波長還要小，其反射率、透射
率、偏振特性和光譜特性等都顯示出與常規二元光學元件截然不同的特徵，因而具有許多獨特的應用潛力，如
可以作為抗反射元件、偏振元件、窄帶濾波器和相位板。研究重點包括：建立正確和有效的理論模型設計超精
細結構衍射元件；特殊波面變換的演算法研究；發展波前工程學，以製作逼近臨界尺寸的微小元件及開拓亞波長
結構衍射元件的應用，推動微光學的發展。二、二元光學的CAD軟體包的開發至今尚未找到適合於不同浮雕衍
射結構的簡單而有效的理論模型，二元光學元件的設計仍缺乏像普通光學設計程序那樣，可以求出任意麵形、
傳遞函數及系統像差、具有友好界面的通用軟體包。但隨著通用設計工具的發展，二元光學元件有可能成為通
用的標准光學元件，而得到廣泛的應用，並與常規光學結合，形成一代嶄新的光學系統。
三、微型光機電集成系統是二元光學研究的總趨勢微光電機械繫統微光機械微電子機械微機械 1991年，美國
國家關鍵技術委員會向美國總統提交了《美國國家關鍵技術》報告，其中第8項為「微米級和納米級製造」，即
微工程技術，它主要包括微電子學、微機械學和微光學這三個相互關聯相互促進的學科，是發展新一代計算機
、先進機器人及智能化系統，促進機械、電子及儀器儀表工業實現集成化、微型化的核心技術。二元光學技術
則是發展微光學的重要支柱，二元光學元件有可能直接刻蝕在集成電路晶元上，並在一塊晶元上布置微光學陣
列，甚至完全集成化的光電處理單元，這將導致包含各種全新的超密集感測系統的產生。
微光電子學微光學微電子學圖示描述了微工程技術的三個學科相互交*相互影響形成的交*學科。在微光學取得
令人注目的進展的同時，另一門前沿科學——微電子機械(MEM)學取得了飛速的發展，這種結合三維集成電路
處理技術的微機械方法已成功地用於改善感測器和執行器的性能，降低費用。基於這種新技術設計的微感測器
和微機械執行器，至少在一個維數上的尺寸已達到微米量級，其他維數也小於幾個毫米，對軍用、工業和消費
產品都有潛在的應用市場。 MEM和微光學技術的共同特徵是它們都基於VLSI技術，兩者的結合就能產生一個
新的、更寬廣的微光電機械繫統，它已經在激光掃描、光學開關、動態微透鏡和集成光電－機電裝置等方面顯
示出誘人的前景和產品市場，並將進一步開拓到微分光儀、微干涉儀和小型在線機械檢測系統等領域。在微機
械、微電子支撐下的微光學系統也更易商品化，從而形成二元光學產業。具有多層結構的Amacronic焦平面預
處理器是微光學、微電子學和微機械集成系統的典型應用，它以並行光學處理方式降低了對電子處理速度和帶
寬的要求，增強了集成系統的處理能力和靈活性。多層微光電機械裝置的進一步發展甚至可以模仿生物視覺原
理，這個方向的研究成果對於人類將有無法估量的意義。可以預見，光學工程師們能像今天的電子工程師們一
樣，坐在計算機終端前，通過按動滑鼠或敲擊鍵盤來設計組合二元光學元件以及各種光機電組合系統，這一天
的到來為時不會太久。

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㈧ 關於光學工程的專業

一、光學工程 工科 涉及與光學有關的工程類問題都會有研究方向或者叫專業，以下為上海光機所2010年光學工程專業的研究方向。
a. 光電子學（半導體激光與光纖）
b. 光通訊技術
c. 高功率激光技術與工程光學
d. 光信息處理
e. 薄膜光學與技術
f. 激光技術及應用
g. 光學設計與光學工藝
h. 激光加工技術
i. 光碟存儲技術
j. 激光電子學
k. 光學精密機械與結構
l. 原子時頻技術及其應用、、
m.空間激光和光學技術
n.精密光電測控
二、光電信息工程就我理解應該是既與光學工程有交叉研究方向，也涉及電子方面，也屬於工科方向。
三、不等於

㈨ 請問學光學技術加工學徒主要干什麼 學會了前景怎麼樣 謝謝

現在這個專業不錯，好好努力

㈩ 光學是什麼

光學
光學是研究光（電磁波）的行為和性質，以及光和物質相互作用的物理學科。傳統的光學只研究可見光，現代光學已擴展到對全波段電磁波的研究。

光是一種電磁波，在物理學中，電磁波由電動力學中的麥克斯韋方程組描述；同時，光具有波粒二象性，需要用量子力學表達。

光學的起源在西方很早就有光學知識的記載，歐幾里得(Euclid，公元前約330～260)的<反射光學>(Catoptrica)研究了光的反射；阿拉伯學者阿勒·哈增(AI-Hazen，965～1038)寫過一部<光學全書>，討論了許多光學的現象。

光學真正形成一門科學，應該從建立反射定律和折射定律的時代算起，這兩個定律奠定了幾何光學的基礎。17世紀，望遼鏡和顯微鏡的應用大大促進了幾何光學的發展。

光的本性也是光學研究的重要課題。微粒說把光看成是由微粒組成，認為這些微粒按力學規律沿直線飛行，因此光具有直線傳播的性質。19世紀以前，微粒說比較盛行。但是，隨著光學研究的深入，人們發現了許多不能用直進性解釋的現象，例如乾涉、繞射等，用光的波動性就很容易解釋。於是光學的波動說又佔了上風。兩種學說的爭論構成了光學發展史上的一根紅線。

狹義來說，光學是關於光和視見的科學，optics(光學)這個詞，早期只用於跟眼睛和視見相聯系的事物。而今天，常說的光學是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到 X射線的寬廣波段范圍內的，關於電磁輻射的發生、傳播、接收和顯示，以及跟物質相互作用的科學。光學是物理學的一個重要組成部分，也是與其他應用技術緊密相關的學科。

光學是一門有悠久歷史的學科，它的發展史可追溯到2000多年前。

人類對光的研究，最初主要是試圖回答「人怎麼能看見周圍的物體？」之類問題。約在公元前400多年(先秦的代)，中國的《墨經》中記錄了世界上最早的光學知識。它有八條關於光學的記載，敘述影的定義和生成，光的直線傳播性和針孔成像，並且以嚴謹的文字討論了在平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中物和像的關系。

自《墨經)開始，公元11世紀阿拉伯人伊本·海賽木發明透鏡；公元1590年到17世紀初，詹森和李普希同時獨立地發明顯微鏡；一直到17世紀上半葉，才由斯涅耳和笛卡兒將光的反射和折射的觀察結果，歸結為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。

1665年，牛頓進行太陽光的實驗，它把太陽光分解成簡單的組成部分，這些成分形成一個顏色按一定順序排列的光分布——光譜。它使人們第一次接觸到光的客觀的和定量的特徵，各單色光在空間上的分離是由光的本性決定的。

牛頓還發現了把曲率半徑很大的凸透鏡放在光學平玻璃板上，當用白光照射時，則見透鏡與玻璃平板接觸處出現一組彩色的同心環狀條紋；當用某一單色光照射時，則出現一組明暗相間的同心環條紋，後人把這種現象稱牛頓環。藉助這種現象可以用第一暗環的空氣隙的厚度來定量地表徵相應的單色光。

牛頓在發現這些重要現象的同時，根據光的直線傳播性，認為光是一種微粒流。微粒從光源飛出來，在均勻媒質內遵從力學定律作等速直線運動。牛頓用這種觀點對折射和反射現象作了解釋。

惠更斯是光的微粒說的反對者，他創立了光的波動說。提出「光同聲一樣，是以球形波面傳播的」。並且指出光振動所達到的每一點，都可視為次波的振動中心、次波的包絡面為傳播波的波陣面(波前)。在整個18世紀中，光的微粒流理論和光的波動理論都被粗略地提了出來，但都不很完整。

19世紀初，波動光學初步形成，其中托馬斯·楊圓滿地解釋了「薄膜顏色」和雙狹縫乾涉現象。菲涅耳於1818年以楊氏乾涉原理補充了惠更斯原理，由此形成了今天為人們所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圓滿地解釋光的乾涉和衍射現象，也能解釋光的直線傳播。

在進一步的研究中，觀察到了光的偏振和偏振光的乾涉。為了解釋這些現象，菲涅耳假定光是一種在連續媒質(以太)中傳播的橫波。為說明光在各不同媒質中的不同速度，又必須假定以太的特性在不同的物質中是不同的；在各向異性媒質中還需要有更復雜的假設。此外，還必須給以太以更特殊的性質才能解釋光不是縱波。如此性質的以太是難以想像的。

1846年，法拉第發現了光的振動面在磁場中發生旋轉；1856年，韋伯發現光在真空中的速度等於電流強度的電磁單位與靜電單位的比值。他們的發現表明光學現象與磁學、電學現象間有一定的內在關系。

1860年前後，麥克斯韋的指出，電場和磁場的改變，不能局限於空間的某一部分，而是以等於電流的電磁單位與靜電單位的比值的速度傳播著，光就是這樣一種電磁現象。這個結論在1888年為赫茲的實驗證實。然而，這樣的理論還不能說明能產生象光這樣高的頻率的電振子的性質，也不能解釋光的色散現象。到了1896年洛倫茲創立電子論，才解釋了發光和物質吸收光的現象，也解釋了光在物質中傳播的各種特點，包括對色散現象的解釋。在洛倫茲的理論中，以太乃是廣袤無限的不動的媒質，其唯一特點是，在這種媒質中光振動具有一定的傳播速度。

對於像熾熱的黑體的輻射中能量按波長分布這樣重要的問題，洛倫茲理論還不能給出令人滿意的解釋。並且，如果認為洛倫茲關於以太的概念是正確的話，則可將不動的以太選作參照系，使人們能區別出絕對運動。而事實上，1887年邁克耳遜用乾涉儀測「以太風」，得到否定的結果，這表明到了洛倫茲電子論時期，人們對光的本性的認識仍然有不少片面性。

1900年，普朗克從物質的分子結構理論中借用不連續性的概念，提出了輻射的量子論。他認為各種頻率的電磁波，包括光，只能以各自確定分量的能量從振子射出，這種能量微粒稱為量子，光的量子稱為光子。

量子論不僅很自然地解釋了灼熱體輻射能量按波長分布的規律，而且以全新的方式提出了光與物質相互作用的整個問題。量子論不但給光學，也給整個物理學提供了新的概念，所以通常把它的誕生視為近代物理學的起點。

1905年，愛因斯坦運用量子論解釋了光電效應。他給光子作了十分明確的表示，特別指出光與物質相互作用時，光也是以光子為最小單位進行的。

1905年9月，德國《物理學年鑒》發表了愛因斯坦的「關於運動媒質的電動力學」一文。第一次提出了狹義相對論基本原理，文中指出，從伽利略和牛頓時代以來占統治地位的古典物理學，其應用范圍只限於速度遠遠小於光速的情況，而他的新理論可解釋與很大運動速度有關的過程的特徵，根本放棄了以太的概念，圓滿地解釋了運動物體的光學現象。

這樣，在20世紀初，一方面從光的乾涉、衍射、偏振以及運動物體的光學現象確證了光是電磁波；而另一方面又從熱輻射、光電效應、光壓以及光的化學作用等無可懷疑地證明了光的量子性——微粒性。

1922年發現的康普頓效應，1928年發現的喇曼效應，以及當時已能從實驗上獲得的原子光譜的超精細結構，它們都表明光學的發展是與量子物理緊密相關的。光學的發展歷史表明，現代物理學中的兩個最重要的基礎理論——量子力學和狹義相對論都是在關於光的研究中誕生和發展的。

此後，光學開始進入了一個新的時期，以致於成為現代物理學和現代科學技術前沿的重要組成部分。其中最重要的成就，就是發現了愛因斯坦於1916年預言過的原子和分子的受激輻射，並且創造了許多具體的產生受激輻射的技術。

愛因斯坦研究輻射時指出，在一定條件下，如果能使受激輻射繼續去激發其他粒子，造成連鎖反應，雪崩似地獲得放大效果，最後就可得到單色性極強的輻射，即激光。1960年，梅曼用紅寶石製成第一台可見光的激光器；同年製成氦氖激光器；1962年產生了半導體激光器；1963年產生了可調諧染料激光器。由於激光具有極好的單色性、高亮度和良好的方向性，所以自1958年發現以來，得到了迅速的發展和廣泛應用，引起了科學技術的重大變化。

光學的另一個重要的分支是由成像光學、全息術和光學信息處理組成的。這一分支最早可追溯到1873年阿貝提出的顯微鏡成像理論，和1906年波特為之完成的實驗驗證；1935年澤爾尼克提出位相反襯觀察法，並依此由蔡司工廠製成相襯顯微鏡，為此他獲得了1953年諾貝爾物理學獎；1948年伽柏提出的現代全息照相術的前身——波陣面再現原理，為此，伽柏獲得了1971年諾貝爾物理學獎。

自20世紀50年代以來，人們開始把數學、電子技術和通信理論與光學結合起來，給光學引入了頻譜、空間濾波、載波、線性變換及相關運算等概念，更新了經典成像光學，形成了所謂「博里葉光學」。再加上由於激光所提供的相乾光和由利思及阿帕特內克斯改進了的全息術，形成了一個新的學科領域——光學信息處理。光纖通信就是依據這方面理論的重要成就，它為信息傳輸和處理提供了嶄新的技術。

在現代光學本身，由強激光產生的非線性光學現象正為越來越多的人們所注意。激光光譜學，包括激光喇曼光譜學、高解析度光譜和皮秒超短脈沖，以及可調諧激光技術的出現，已使傳統的光譜學發生了很大的變化，成為深入研究物質微觀結構、運動規律及能量轉換機制的重要手段。它為凝聚態物理學、分子生物學和化學的動態過程的研究提供了前所未有的技術。

光學的研究內容

我們通常把光學分成幾何光學、物理光學和量子光學。

幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發，來研究光的傳播問題的學科。它利用光線的概念、折射、反射定律來描述光在各種媒質中傳播的途徑，它得出的結果通常總是波動光學在某些條件下的近似或極限。

物理光學是從光的波動性出發來研究光在傳播過程中所發生的現象的學科，所以也稱為波動光學。它可以比較方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向異性的媒質中傳插時所表現出的現象。

波動光學的基礎就是經典電動力學的麥克斯韋方程組。波動光學不詳論介電常數和磁導率與物質結構的關系，而側重於解釋光波的表現規律。波動光學可以解釋光在散射媒質和各向異性媒質中傳播時現象，以及光在媒質界面附近的表現；也能解釋色散現象和各種媒質中壓力、溫度、聲場、電場和磁場對光的現象的影響。

量子光學 1900年普朗克在研究黑體輻射時，為了從理論上推導出得到的與實際相符甚好的經驗公式，他大膽地提出了與經典概念迥然不同的假設，即「組成黑體的振子的能量不能連續變化，只能取一份份的分立值」。

1905年，愛因斯坦在研究光電效應時推廣了普朗克的上述量子論，進而提出了光子的概念。他認為光能並不像電磁波理論所描述的那樣分布在波陣面上，而是集中在所謂光子的微粒上。在光電效應中，當光子照射到金屬表面時，一次為金屬中的電子全部吸收，而無需電磁理論所預計的那種累積能量的時間，電子把這能量的一部分用於克服金屬表面對它的吸力即作逸出功，餘下的就變成電子離開金屬表面後的動能。

這種從光子的性質出發，來研究光與物質相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。

光的這種既表現出波動性又具有粒子性的現象既為光的波粒二象性。後來的研究從理論和實驗上無可爭辯地證明了：非但光有這種兩重性，世界的所有物質，包括電子、質子、中子和原子以及所有的宏觀事物，也都有與其本身質量和速度相聯系的波動的特性。

應用光學 光學是由許多與物理學緊密聯系的分支學科組成；由於它有廣泛的應用，所以還有一系列應用背景較強的分支學科也屬於光學范圍。例如，有關電磁輻射的物理量的測量的光度學、輻射度學；以正常平均人眼為接收器，來研究電磁輻射所引起的彩色視覺，及其心理物理量的測量的色度學；以及眾多的技術光學：光學系統設計及光學儀器理論，光學製造和光學測試，干涉量度學、薄膜光學、纖維光學和集成光學等；還有與其他學科交叉的分支，如天文光學、海洋光學、遙感光學、大氣光學、生理光學及兵器光學等。