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第1章 LED窄光束光学系统设计 1

1.1 TIR透镜（含双透射自由曲面）设计的基本原理 3

1.1.1 折射部分自由曲面的设计 3

1.1.2 反射部分自由曲面的设计 7

1.1.3 案例设计与分析 9

1.2 TIR透镜（含单透射自由曲面）设计的基本原理 10

1.2.1 透射部分的外表面设计 10

1.2.2 反射部分的反射面设计 11

1.2.3 案例设计与分析 12

参考文献 14

第2章 实现LED均匀圆形辐照度分布自由曲面光学设计 15

2.1 实现LED均匀圆形辐照度分布自由曲面透镜设计 15

2.1.1 实现LED均匀圆形辐照度分布自由曲面透镜设计过程 16

2.1.2 旋转对称自由曲面透镜设计实例 20

2.2 实现LED均匀圆形光斑的自由曲面反光杯设计 21

2.2.1 LED反光杯设计原理 21

2.2.2 LED反光杯设计过程 21

2.2.3 LED反光杯设计实例 24

参考文献 25

第3章 实现LED均匀矩形辐照度分布自由曲面光学设计 26

3.1 用于产生均匀辐照度分布矩形光斑的自由曲面透镜设计 26

3.1.1 将光源按等光通量进行划分 26

3.1.2 将目标面按等面积进行划分 29

3.1.3 自由曲面透镜的构建算法 30

3.2 非旋转对称的非连续自由曲面透镜设计案例 33

参考文献 34

第4章 基于LED扩展光源的二次光学设计 35

4.1 基于反馈优化算法设计LED扩展光源的自由曲面透镜 35

4.1.1 反馈优化算法的原理 35

4.1.2 基于几种不同参数调整的反馈优化 36

4.1.3 设计案例 38

4.2 基于全局优化算法设计LED扩展光源的自由曲面透镜 40

参考文献 43

第5章 平面LED阵列辐照度均匀化技术 44

5.1 平面LED阵列的优化设计与集成技术 44

5.1.1 LED阵列设计理论 44

5.1.2 模拟退火算法设计 46

5.1.3 平面LED阵列设计案例 47

5.2 大颗数LED阵列的设计 59

5.2.1 基本LED阵列模块的形成 60

5.2.2 大颗数LED阵列的形成方法 61

参考文献 62

第6章 球形LED阵列辐照度均匀化技术 64

6.1 球形LED阵列设计理论 64

6.2 遗传算法设计 66

6.3 对称分布的球形LED阵列照明平面目标面 67

6.4 非对称分布的球形LED阵列照明球形目标面 70

参考文献 73

第7章 用于太阳能聚光的菲涅耳透镜设计 74

7.1 用于太阳能集光的菲涅耳透镜设计原理 74

7.1.1 等分入射到菲涅耳透镜上的光能 75

7.1.2 菲涅耳面的设计原理与方法 77

7.1.3 菲涅耳透镜设计案例 79

7.2 用于太阳能集光的菲涅耳透镜设计中的其他问题 81

参考文献 82

第8章 基于反射式的太阳能集光系统的设计 83

8.1 复合抛物面反射器优化设计方法 83

8.2 实现辐照度均匀分布的双反射太阳能集光系统设计 86

参考文献 89

第9章 激光扩束系统的光学设计 90

9.1 棱镜扩束系统的光学设计 90

9.1.1 影响单棱镜扩束的因素 90

9.1.2 多棱镜扩束系统中相邻棱镜的位置关系确定 93

9.1.3 棱镜扩束系统设计案例 94

9.2 透镜扩束系统的光学设计 95

9.2.1 折射式扩束系统设计案例 96

9.2.2 反射式扩束系统设计案例 98

9.2.3 柱透镜扩束设计案例 102

参考文献 102

第10章 自由曲面激光光束整形系统设计 103

10.1 用于准直激光光束整形的自由曲面透镜设计 104

10.1.1 旋转对称自由曲面整形透镜设计 104

10.1.2 非旋转对称自由曲面整形透镜设计 107

10.2 用于发散激光光束整形的自由曲面透镜设计 110

10.3 用于同时控制波前与辐照度均匀度的双自由曲面透镜 115

10.3.1 旋转对称的双自由曲面透镜设计 115

10.3.2 旋转对称的双自由曲面透镜设计案例 118

参考文献 119

第11章 基于微透镜阵列的激光光束整形 120

11.1 基于微透镜阵列的激光光束整形原理 120

11.2 基于微透镜阵列的旋转对称激光光束整形光学系统设计 120

11.3 基于微透镜阵列的非旋转对称激光光束整形光学系统设计 124

11.3.1 基于柱透镜阵列的一维光束整形 125

11.3.2 基于柱透镜阵列的二维光束整形 127

参考文献 130

第12章 基于FRED非成像光学设计案例 131

12.1 FRED功能与应用领域介绍 131

12.2 基于FRED的单反相机的鬼像与杂散光分析 133

12.2.1 导入光机系统模型 133

12.2.2 杂散光计算与分析的主要过程 133

12.2.3 总结 144

12.3 基于FRED优化导光管实现预定的辐照度分布 144

12.4 基于FRED最大激光能量密度位置计算及可视化 147

12.4.1 聚焦TEM 00模式的能量密度可视化 147

12.4.2 聚焦的“非高斯”能量密度可视化 148

参考文献 152