光電系統設計 — 方法、實用技術及應用

吳晗平，男，1964年1O月生，工學博士、教授、博士生導師。任中國兵工學會光電子技術專業委員會委員、中國電子學會量子電子學與光電子學分會委員、中國光學學會光學教育專業委員會常務委員、湖北省儀器儀表學會副理事長、湖北省光學學會常務理事、教育部學位與研究生教育發展中心評議專家、湖北省重大科技成果轉化與產業化項目評審專家、江西省自然科學基金評委等。同時擔任《光學精密工程》《激光與紅外》《中國光學》《紅外技術》《應用光學》《現代電子技術》《光電技術應用》等專業學術期刊編委。曾從事光電系統（裝備）的立項論證、技術研究、設計、研製、檢驗、試驗等一線工作近二十年，主持、承擔或參與完成了多個國防高新重大光電裝備研製項目和軍隊科研課題。曾獲省（部）級科學技術獎一等獎兩次（其中國防科學技術獎一等獎一次），省（部）級科學技術進步獎三等獎四次。出版國家軍用標準一項。曾獲國防科技圖書出版基金資助，在國防工業出版社出版學術專著一部；在科學出版社出版學術著作兩部；在清華大學出版社出版教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會規劃教材一部。先後在國內外三十多種專業學術期刊上發表論文一百餘篇。主要研究方向為光電系統總體技術與設計、環境與可靠性工程技術、紅外與紫外技術等。

第1章 光電系統及其設計概要
1.1 光電系統的界定、基本組成及設計
1.1.1 光電系統的界定
1.1.2 光電系統的基本組成
1.1.3 設計概述
1.2 光電系統的分類及應用
1.2.1 光電系統的分類
1.2.2 光電系統的應用
1.3 光電系統的發展基礎及制約因素
1.3.1 光電系統的發展基礎
1.3.2 光電技術及系統發展的主要制約因素
1.4 光電系統設計思想的轉變
1.5 光電系統設計流程與考慮因素
1.5.1 光電系統設計流程及結果
1.5.2 光電系統設計考慮因素
1.6 光電系統總體技術與總體設計
1.6.1 光電系統總體技術研究
1.6.2 光電系統總體設計
1.6.3 光電系統總體優化設計
1.7 光電系統工程方法
1.7.1 技術成熟度與製造成熟度
1.7.2 系統工程的核心思想
1.7.3 產品開發技術過程
1.7.4 產品分析方法
1.7.5 產品成熟度快速提升模型
1.8 光電產品工程設計控製程序
1.8.1 設計輸入控制
1.8.2 設計過程控制
1.8.3 設計輸出控制
1.8.4 設計更改控制
1.8.5 技術服務和記錄
1.8.6 新產品設計試制進程
1.9 光電產品設計圖樣文件技術要求
1.9.1 產品圖樣及設計文件的完整性
1.9.2 設計文件的內容及要求
1.10 光電系統設計與模擬軟件
第2章 目標與環境輻射及其工程計算
2.1 光輻射與度量
2.1.1 光輻射及其紅外輻射
2.1.2 光度量和輻射度量
2.2 絕對黑體及其基本定律
2.2.1 絕對黑體與非黑體
2.2.2 普朗克定律
2.2.3 斯忒藩玻耳茲曼定律
2.2.4 維恩位移定律
2.2.5 朗伯餘弦定律
2.3 輻射源及特性形式分類
2.3.1 輻射源分類
2.3.2 輻射源特性形式
2.4 點源、小面源、朗伯擴展源及成像系統像平面的輻照度
2.4.1 點源、小面源、朗伯擴展源產生的輻照度
2.4.2 成像系統像平面的照度
2.5 非規則體的輻射通量計算及目標面積的取法
2.5.1 非規則輻射體的輻射通量計算
2.5.2 輻射計算中目標面積的取法
2.6 目標與環境光學特性的分類及特點
2.6.1 空間目標與深空背景
2.6.2 空中目標與天空背景
2.6.3 地面目標與地物背景
2.6.4 海面目標與海洋背景
2.7 環境與目標光輻射特性
2.7.1 天體背景光輻射特性
2.7.2 太陽光輻射特性
2.7.3 天空背景光輻射特性
2.7.4 海洋背景光輻射特性
2.7.5 自然輻射源與目標輻射源
2.8 目標輻射的簡化計算程序
第3章 輻射大氣透過率的工程理論計算
3.1 地球大氣的組成與結構及其輻射吸收作用
3.1.1 地球大氣的組成
3.1.2 大氣層結構
3.1.3 大氣的輻射吸收作用
3.2 大氣衰減與透過率
3.3 大氣中輻射衰減的物理基礎
3.4 大氣透過率數據表
3.5 海平面上大氣氣體的分子吸收
3.6 不同高度時的分子吸收修正問題
3.6.1 吸收本領隨高度而改變所引起的修正
3.6.2 分子密度隨高度而改變所引起的修正
3.6.3 純吸收時的透過率計算方法
3.7 大氣分子與微粒的散射
3.8 與氣象條件有關的衰減
3.9 平均透過率與積分透過率的計算方法
3.9.1 平均透過率的計算方法
3.9.2 積分透過率的計算方法
3.10 計算示例
3.11 幾種大氣輻射傳輸計算軟件應用比較分析
第4章 光學系統及其設計
4.1 光學儀器及其發展
4.1.1 光學理論的發展
4.1.2 新設計的發展
4.1.3 新材料、新工藝、新器件的發展
4.1.4 電子技術的發展
4.1.5 光學儀器的類別
4.1.6 光學儀器發展簡史及其發展趨勢
4.2 光學設計及其發展
4.2.1 光學設計概述
4.2.2 光學設計的主要過程和基本步驟
4.2.3 像差與光學設計過程
4.2.4 光學系統設計要求
4.2.5 光學設計的發展概況
4.3 應掌握的光學設計基礎
4.4 光線追跡及像差校正常用方法
4.4.1 光線追跡概述
4.4.2 光學系統的像差概述
4.4.3 像差校正的常用方法
4.5 光學設計的大致類型及各類鏡頭的設計差別
4.5.1 光學設計的大致類型
4.5.2 各種鏡頭的設計差別
4.5.3 數碼相機的鏡頭焦距與光學鏡頭
4.5.4 新型光學系統類型及其設計差別
4.6 可見光光學系統設計示例： 用於可見光電視導引頭的攝像物鏡設計
4.6.1 光學性能指標
4.6.2 光學系統的結構
4.6.3 設計結果
4.6.4 結論
4.7 非成像光學系統設計示例： 太陽能採集用1000mm口徑菲涅耳透鏡設計
4.7.1 菲涅耳透鏡結構
4.7.2 主要技術指標要求
4.7.3 設計計算過程
4.7.4 設計結果分析與討論
4.8 光機一體化設計示例： 某型紅外成像光學系統工程設計
4.8.1 使命任務
4.8.2 設計特點
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