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第一章 光学测量基础1

1—1 引论1

1—1—1 光波场1

1—1—2 复振幅3

1—1—3 辐照度3

1—1—4 光的偏振4

1—1—5 激光测量与诊断5

1—2 光的干涉和相干性6

1—2—1 光的干涉6

1—2—2 光场的时空相干性8

1—2—3 单色辐射源12

1—3 光谱线的轮廓和宽度14

1—3—1 光谱线的自然宽度14

1—3—2 热运动增宽（多普勒增宽）16

1—3—3 压力增宽（碰撞增宽）17

1—3—4 综合轮廓19

1—4 光路中的若干问题20

1—4—1 空间频率与滤波20

1—4—2 光栅衍射22

1—4—3 分光与时空相干性匹配25

1—5 常用光谱仪器27

1—5—1 常用光谱仪器的基本组成和特性27

1—5—2 单色仪30

1—6 干涉光谱仪33

1—6—1 法布里—珀罗干涉仪33

1—6—2 马赫—珍特干涉仪39

1—6—3 斐索干涉仪42

1—6—4 傅里叶变换光谱仪47

1—7 光电探测及器件51

1—7—1 光电倍增管52

1—7—2 半导体光电探测器62

1—7—3 电荷耦合器件（CCD）67

1—7—4 光电二极管成象器件76

1—7—5 光学多道分析器（OMA）78

1—8 光学基本测量技术80

1—8—1 波长测量81

1—8—2 激光功率与能量测量86

1—8—3 激光功率密度与光斑测量89

1—8—4 线宽与轮廓测量92

参考文献95

第二章 全息干涉测量技术97

2—1 全息照相术98

2—1—1 同轴全息99

2—1—2 离轴全息100

2—1—3 光源103

2—1—4 记录介质104

2—2 全息干涉计量基本方法105

2—2—1 双曝光法106

2—2—2 实时法109

2—2—3 时间平均法111

2—2—4 双波长法113

2—3 漫射体全息干涉计量117

2—4 透射体全息干涉计量120

2—5 粒子场全息干涉计量128

2—5—1 粒子场同轴全息术129

2—5—2 粒子场离轴全息术137

2—6 干涉条纹的计算机处理和电子散斑干涉139

2—6—1 干涉及相关条纹图像处理系统140

2—6—2 ESPI144

2—7 相移全息干涉计量150

2—7—1 测量原理150

2—7—2 实验方法153

参考文献153

第三章 激光光谱技术159

3—1 激光喇曼光谱技术159

3—1—1 前言159

3—1—2 基本原理160

3—1—3 喇曼光谱实验方法164

3—1—4 喇曼光谱技术具体应用166

3—2 激光感生荧光光谱175

3—2—1 基本原理175

3—2—2 激光感生荧光光谱实验系统177

3—2—3 激光感生荧光光谱技术具体应用178

3—3 激光光声光谱186

3—3—1 基本原理186

3—3—2 激光光声光谱的特点187

3—3—3 激光光声光谱实验技术188

3—3—4 激光光声光谱的应用189

3—4 布里渊散射技术196

3—4—1 布里渊散射的基本原理196

3—4—2 布里渊散射的实验技术198

3—4—3 应用200

参考文献202

第四章 非线性激光光光谱技术205

4—1 光学混频技术205

4—1—1 基本原理205

4—1—2 三波混频技术206

4—1—3 四波混频技术208

4—2 相干反斯托克斯喇曼光谱技术218

4—2—1 CARS光谱的基本原理219

4—2—2 CARS光谱的实验系统222

4—2—3 CARS光谱的特点225

4—2—4 CARS光谱技术应用于燃烧诊断226

4—2—5 CARS技术测量微量物质含量234

4—3 受激散射技术235

4—3—1 受激瑞利散射235

4—3—2 受激喇曼散射236

4—3—3 受激布里渊散射244

参考文献250

第五章 激光多普勒技术253

5—1 多普勒频移和测速原理253

5—1—1 散射体的多普勒频移253

5—1—2 频移的直接检测255

5—1—3 频移的光外差检测255

5—1—4 粒子光散射特性258

5—2 参考光多普勒技术259

5—2—1 参考光多普勒测速系统259

5—2—2 信号特征和多普勒模糊264

5—2—3 信噪比266

5—3 差动多普勒技术267

5—3—1 差动多普勒原理及条纹模式267

5—3—2 差动多普勒测速系统271

5—3—3 差动多普勒信号特征及信噪比274

5—3—4 双散射系统276

5—4 信号处理技术277

5—4—1 多普勒信号的特点278

5—4—2 频率分析技术279

5—4—3 频率跟踪技术280

5—4—4 计数技术282

5—5 频移技术284

5—5—1 速度方向鉴别与频移原理284

5—5—2 频称技术286

5—6 多普勒技术的应用288

5—6—1 三维粒子动态分析仪的原理和应用288

5—6—2 激光矢量速度仪294

5—6—3 多普勒激光雷达298

5—6—4 运动表面速度测量和工业应用303

5—6—5 燃烧研究306

5—6—6 生物血流测量308

参考文献311

第六章 光学CT技术313

6—1 层面分析的历史发展313

6—2 光学CT基本理论316

6—3 激光层面扫描测量技术318

6—3—1 相位测量318

6—3—2 吸收测量328

6—3—3 发射测量330

6—4 计算机重建图象算法I—变换方法332

6—4—1 雷当长变换的算符表示332

6—4—2 卷积反投影算法335

6—4—3 卷积函数的选择338

6—4—4 内插函数的选择344

6—4—5 影响空间分辨率的若干因素347

6—4—6 平行束的其它变换方法351

6—5 计算机重建图象算法Ⅱ—级数展开法353

6—5—1 级数展开法的基本概念353

6—5—2 生成函数的选择354

6—5—3 超定方程求解法357

6—5—4 代数重建（ART）360

6—5—5 联合代数重建法（SART）365

6—6 光学CT的图象显示370

6—7 光学CT的应用举例372

6—7—1 光速偏转法重建气流二维温度场372

6—7—2 吸收法测量重建超声喷射气流密度场375

6—7—3 发射测量重建气体密度场376

参考文献379

第七章 动态测量和几何量的测量386

7—1 动态测量概念386

7—2 测量系统的动态特性388

7—2—1 动态特性概念388

7—2—2 一阶系统的动态特性390

7—3 细丝直径测量393

7—4 物体长度和宽度的测量397

7—4—1 脉冲计数法测长397

7—4—2 CCD测量长度399

7—4—3 物体宽度测量和边带控制399

7—4—4 激光干涉测长仪400

7—5 物体厚度测量104

7—5—1 三角法测厚原理104

7—5—2 JGC—H激光测厚仪405

7—6 物体面形检测408

7—6—1 激光反射检测408

7—6—2 CCD摄像检测411

7—6—3 透射激光检测412

7—7 激光测距414

7—7—1 激光大气传输和测程问题414

7—7—2 相位法测距416

7—7—3 脉冲法测距420

参考文献422