《現(xiàn)代光學計量與測試》較系統(tǒng)地介紹了光學計量測試的基礎理論、計量基準、計量標準和光學參數(shù)測量方法，涉及光輻射、激光參數(shù)、光輻射探測器參數(shù)、光學材料參數(shù)、成像光學、微小光學和微光夜視等方面的計量與測試技術。
《現(xiàn)代光學計量與測試》可作為從事光學計量測試工作的科技人員的業(yè)務參考書，也可作為工程光學專業(yè)和測試計量技術與儀器專業(yè)研究生教學參考書。
光學計量是計量學的十大專業(yè)之一，是圍繞光學物理量測量技術和量值傳遞開展工作的。其主要任務是不斷完善光學計量單位制，復現(xiàn)物理量單位，研究新的計量標準器具和標準裝置，建立量值傳遞系統(tǒng)和傳遞方法，發(fā)展新的測試技術，以及研究新的光學計量理論。隨著科學技術的進步，光學計量測試技術得到飛速發(fā)展，已成為光學產業(yè)重要的支撐技術。
本書是作者在為西安應用光學研究所培養(yǎng)碩士和博士研究生編寫的教材基礎上整理而成的，是作者多年從事光學計量測試研究工作的總結，也是對國防科技工業(yè)光學一級計量站20多年科研工作的總結。在介紹光學計量測試基本原理、計量基準、計量標準和光學參數(shù)測試方法的基礎上，盡可能反映當前光學計量科學研究的最新成果。
書中內容共分為8章。第1章介紹光學計量的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢，以及計量學通用的一些知識。第2章為光輻射計量與測試，介紹從紫外到紅外全波段輻射計量基準、計量標準和測量方法。用較大篇幅介紹了紅外熱像儀校準技術，紅外光譜輻射計校準技術和瞬態(tài)光輻射校準技術。第3章為激光參數(shù)計量與測試，介紹激光計量基準、計量標準和主要參數(shù)測量方法，并系統(tǒng)介紹了強激光計量測試及激光測距機主要參數(shù)校準技術。第4章為光輻射探測器參數(shù)計量與測試，介紹了單元探測器和多元探測器評價參數(shù)和參數(shù)測量方法，對紅外探測器和紅外焦平面陣列探測器測量進行了重點介紹。第5章為光學材料參數(shù)計量與測試，介紹了可見光材料和紅外光學材料主要參數(shù)的測量方法，其中重點介紹了折射率測量的各種方法。第6章為成像光學計量與測試，介紹了成像光學系統(tǒng)像質評價、光學元件波像差測試與校準、光學元件主要參數(shù)測試方法等。第7章為微小光學計量與測試，介紹了集成光學、梯度光學和光纖元件主要參數(shù)測量方法，以及偏振保持光纖參數(shù)測量和單模光纖偏振模色散測量技術。第8章為微光夜視參數(shù)計量與測試，介紹了微光像增強器、微光夜視儀和微光夜視鏡的主要參數(shù)測量方法。
第2章和第4章部分內容由范紀紅編寫，第3章和第5章部分內容由王雷編寫，其余章節(jié)均由楊照金編寫，全書由楊照金進行統(tǒng)稿。
西安應用光學研究所許多同事參與了本書的編寫與整理，岳文龍高工、胡鐵力高工、史繼芳高工、王芳高工、王生云高工、楊紅研究員等參與部分內容的整理。郭羽、解琪同志參與插圖的整理。北京理工大學蘇大圖教授、西安電子科技大學安毓英教授通讀了全書，提出許多建設性意見和建議。本書采用了作者所在科研集體許多科研成果，也參考和引用了國內許多專家、學者的書籍和文獻。西安應用光學研究所領導的關心與支持使得作者能在較短的時間內完成本書。在此一并表示衷心的感謝。
由于作者知識面和水平有限，不妥之處望廣大讀者批評指正。
第1章 緒論1
1.1 光學計量測試的研究范疇與發(fā)展歷程1
1.2 光學計量測試技術的發(fā)展趨勢2
1.3 計量學主要名詞術語4
第2章 光輻射計量與測試6
2.1 光輻射計量的基本物理量6
2.2 實現(xiàn)光輻射絕對測量的主要途徑7
2.2.1 黑體輻射源7
2.2.2 低溫輻射計11
2.2.3 硅光電二極管自校準技術16
2.2.4 雙光子相關技術17
2.2.5 同步輻射源20
2.3 光輻射標準22
2.3.1 光譜輻亮度和輻照度標準22
2.3.2 中溫黑體輻射源標準裝置28
2.3.3 面源黑體校準32
2.3.4 低溫黑體校準39
2.3.5 以同步輻射源為基礎的紫外輻射標準40
2.4 紅外熱像儀參數(shù)計量測試43
2.4.1 紅外熱像儀概述43
2.4.2 紅外熱像儀評價參數(shù)44
2.4.3 紅外熱像儀參數(shù)測量裝置46
2.4.4 紅外熱像儀調制傳遞函數(shù)測量48
2.4.5 紅外熱像儀噪聲等效溫差測量49
2.4.6 紅外熱像儀最小可分辨溫差測量51
2.4.7 紅外熱像儀最小可探測溫差測量53
2.4.8 紅外熱像儀信號傳遞函數(shù)測量54
2.4.9 紅外熱像儀參數(shù)測量裝置的溯源與校準55
2.5 材料發(fā)射率測量60
2.5.1 材料發(fā)射率測量概述60
2.5.2 半球積分發(fā)射率測量61
2.5.3 法向光譜發(fā)射率測量63
2.6 紅外目標模擬器校準65
2.6.1 紅外目標模擬器校準概述66
2.6.2 紅外目標模擬器校準裝置66
2.6.3 紅外目標模擬器校準數(shù)學模型67
2.6.4 紅外目標模擬器校準方法69
2.7 紅外光譜輻射計校準73
2.7.1 紅外光譜輻射計概述73
2.7.2 紅外光譜輻射計校準方法76
2.7.3 紅外光譜輻射計校準過程78
2.8 瞬態(tài)光輻射源參數(shù)測量與校準81
2.8.1 瞬態(tài)光及其評價參數(shù)81
2.8.2 瞬態(tài)光譜測量82
2.8.3 瞬態(tài)有效光強測量84
2.8.4 瞬態(tài)光輻射參數(shù)校準85
2.9 光度計量與測試86
2.9.1 光度學基本概念87
2.9.2 光度學基準89
2.9.3 光度計量標準90
2.9.4 光度學測量儀器94
第3章 激光參數(shù)計量與測試99
3.1 激光計量參數(shù)99
3.2 激光參數(shù)計量基準100
3.2.1 激光功率基準100
3.2.2 激光能量基準102
3.3 激光參數(shù)計量標準104
3.3.1 激光功率標準104
3.3.2 激光能量標準106
3.3.3 脈沖激光峰值功率標準109
3.3.4 激光平均功率和能量標準裝置111
3.4 激光參數(shù)測量技術112
3.4.1 激光功率能量測試技術112
3.4.2 高能激光功率與能量測量技術117
3.4.3 絕對式測量法中影響因素分析120
3.4.4 激光空域特性測量技術131
3.4.5 強激光空域特性測量技術135
3.4.6 激光時域特性測試138
3.4.7 激光損傷閾值測試142
3.5 激光測距機參數(shù)校準143
3.5.1 激光測距機概述143
3.5.2 最大測程校準145
3.5.3 最小測程校準149
3.5.4 測距準確度校準149
第4章 光輻射探測器參數(shù)計量與測試151
4.1 光輻射探測器概述151
4.2 光輻射探測器性能的主要表征量151
4.2.1 描述探測器靈敏度特性的主要表征量152
4.2.2 描述探測器探測弱信號能力的主要表征量153
4.2.3 其他表征量154
4.3 光輻射探測器光譜響應度測量155
4.3.1 相對光譜響應度測量155
4.3.2 絕對光譜響應度測量158
4.4 探測器面響應度均勻性測量158
4.4.1 探測器面響應度均勻性的定義158
4.4.2 探測器面響應度均勻性的測量原理及裝置159
4.5 光輻射探測器響應度直線性測量160
4.5.1 雙孔法測量160
4.5.2 多光源法測量161
4.6 光輻射探測器時間特性與溫度特性測量162
4.6.1 時間特性測量162
4.6.2 溫度特性測量162
4.7 紅外探測器參數(shù)測量163
4.7.1 黑體響應率測量163
4.7.2 噪聲測量165
4.7.3 探測率測量166
4.7.4 噪聲等效功率測量166
4.7.5 頻率響應測量166
4.7.6 紅外探測器參數(shù)測量裝置的校準167
4.8 紅外焦平面陣列參數(shù)測量167
4.8.1 特性參數(shù)及相關量的定義168
4.8.2 響應率、噪聲、探測率和有效像元率等參數(shù)測量170
4.8.3 噪聲等效溫差測試175
4.8.4 動態(tài)范圍測試176
4.8.5 相對光譜響應測試177
4.8.6 串音測試178
第5章 光學材料參數(shù)計量與測試180
5.1 光學材料折射率和色散系數(shù)計量測試180
5.1.1 光學材料折射率和色散系數(shù)測量方法180
5.1.2 光學材料折射率計量標準187
5.2 光學材料折射率溫度系數(shù)測量188
5.2.1 光學玻璃折射率溫度系數(shù)測量188
5.2.2 紅外材料折射率溫度系數(shù)測量190
5.3 光學材料應力雙折射計量測試192
5.3.1 簡易偏光儀法192
5.3.2 單1/4波片法194
5.3.3 數(shù)字移相全場測量法195
5.3.4 光學材料應力雙折射計量標準196
5.4 光學材料傳輸特性測量198
5.4.1 透射比測量199
5.4.2 光譜反射比測量200
5.4.3 光吸收系數(shù)測量202
5.4.4 光學材料散射系數(shù)測量203
5.5 光學材料均勻性測量204
5.5.1 平行光管測試方法204
5.5.2 干涉測量方法205
5.6 光學材料其他參數(shù)測量206
5.6.1 光學材料消光比測量207
5.6.2 光學材料線膨脹系數(shù)測量207
5.6.3 光學材料條紋度測量208
5.6.4 光學玻璃氣泡度檢測208
5.6.5 材料非線性光學性能測試209
5.6.6 橢圓偏振儀測量薄膜厚度和折射率211
第6章 成像光學計量與測試215
6.1 成像光學系統(tǒng)像質評價215
6.1.1 像質評價基本概念215
6.1.2 光學傳遞函數(shù)基本概念221
6.1.3 光學傳遞函數(shù)基本測量方法230
6.1.4 光學傅里葉分析法傳遞函數(shù)測量裝置231
6.1.5 光電傅里葉分析法傳遞函數(shù)測量裝置233
6.1.6 數(shù)字傅里葉分析法238
6.1.7 光學傳遞函數(shù)測量裝置的檢定239
6.1.8 光學傳遞函數(shù)標準裝置244
6.1.9 離散采樣系統(tǒng)光學傳遞函數(shù)測量246
6.2 光學元件波像差測量248
6.2.1 光的干涉基礎248
6.2.2 光學元件波像差標準裝置250
6.2.3 紅外光學零件表面面形及光學系統(tǒng)波像差測量254
6.3 光學系統(tǒng)和元件主要參數(shù)測量257
6.3.1 焦距測量257
6.3.2 相對孔徑測量258
6.3.3 視場測量259
6.3.4 透過率測量260
6.3.5 雜光系數(shù)測量261
第7章 微小光學計量與測試263
7.1 集成光學計量與測試263
7.1.1 集成光學概述263
7.1.2 集成光波導參數(shù)測量264
7.1.3 鈮酸鋰集成光學器件參數(shù)測量268
7.2 梯度折射率光學計量與測試272
7.2.1 梯度折射率光學概述272
7.2.2 自聚焦透鏡折射率分布測量272
7.2.3 自聚焦透鏡數(shù)值孔徑測量276
7.2.4 自聚焦透鏡焦距測量277
7.2.5 自聚焦透鏡聚焦光斑測量278
7.3 光導纖維參數(shù)測量279
7.3.1 纖維光學概述279
7.3.2 光纖元件數(shù)值孔徑的測量280
7.3.3 光纖元件透射比測量281
7.3.4 光纖元件刀口響應測量282
7.3.5 光導纖維損耗測量283
7.3.6 光纖色散測量285
7.3.7 單模光纖截止波長測量286
7.4 偏振保持光纖參數(shù)測量288
7.4.1 偏振保持光纖概述288
7.4.2 保偏光纖偏振串音測量289
7.4.3 保偏光纖拍長測量290
7.5 單模光纖偏振模色散測量292
7.5.1 偏振模色散的產生292
7.5.2 偏振模色散測量方法293
第8章 微光夜視參數(shù)計量與測試296
8.1 微光夜視技術概述296
8.2 微光像增強器參數(shù)測量296
8.2.1 光陰極光靈敏度和輻射靈敏度測量297
8.2.2 亮度增益測量298
8.2.3 等效背景照度測量299
8.2.4 輸出信噪比測量300
8.2.5 調制傳遞函數(shù)測量302
8.2.6 分辨力測量303
8.2.7 放大率測量309
8.2.8 畸變測量310
8.3 微光夜視儀參數(shù)測量310
8.3.1 微光夜視儀視場測量311
8.3.2 微光夜視儀視放大率測量313
8.3.3 微光夜視儀相對畸變測量314
8.3.4 微光夜視儀分辨力測量315
8.3.5 微光夜視儀的亮度增益測量317
8.4 微光夜視鏡參數(shù)測量318
8.4.1 微光夜視鏡視場測量318
8.4.2 微光夜視鏡放大率測量318
8.4.3 微光夜視鏡畸變測量319
8.4.4 微光夜視鏡分辨力測量319
8.4.5 微光夜視鏡亮度增益測量320
8.4.6 微光夜視鏡光軸平行性測量320
參考文獻321
因此，光學計量的量限將向兩端擴展，超大、超小，超強、超弱是今后研究的重點。
科學技術和高新武器性能水平的提高，要求計量測試準確度也越來越高，這就需要對現(xiàn)有計量標準進行提升和改造，以滿足現(xiàn)代光學技術對計量測試的要求。
3.重視紫外計量測試
紫外輻射源、紫外激光參數(shù)、紫外光學系統(tǒng)參數(shù)、紫外光學材料參數(shù)等計量與測試越來越重要。
在軍事上，紫外制導、紫外偵察告警將逐漸引起重視。
在深空探測中，紫外技術發(fā)揮著重要作用，由于太空溫度很低，紅外信號很弱，而紫外信號很強，這就要求使用紫外相機、紫外地平儀和紫外星敏感器。這些應用都要求建立紫外計量標準和紫外測量儀器。
紫外激光在半導體光刻工藝中的應用，對紫外脈沖激光參數(shù)計量提出了新的要求，要求把激光計量的工作波長向紫外延伸。
4.研究校準新技術和新方法
新型材料和新型傳感器件的發(fā)展，帶動了一批新的光學技術的發(fā)展。目前光纖材料已在各個領域得到普遍應用，與之相關的光通信和光信息處理技術也得到快速發(fā)展，促進了集成光學技術的研究與開發(fā)。近年來新型探測器件不斷出現(xiàn)并應用于光電系統(tǒng)之中。不僅應用波段范圍不斷擴大，而且從單元化向多元化發(fā)展，如面陣CCD器件，紅外焦平面探測器件，已在成像技術中得到廣泛應用，并取得較好效果。計量測試技術應根據(jù)最新技術的發(fā)展加強先期研究，以實現(xiàn)技術基礎跨越式發(fā)展。
5.從單項參數(shù)計量測試向綜合參數(shù)計量測試發(fā)展
為了滿足光學系統(tǒng)在研制過程中組裝調校、現(xiàn)場實驗、綜合性能檢測等需求，需要研制許多綜合參數(shù)測量系統(tǒng)。例如望遠鏡綜合參數(shù)測試儀、激光測距機測試系統(tǒng)、紅外熱像儀評價系統(tǒng)、微光夜視儀整機特性測試系統(tǒng)等，這些測試系統(tǒng)是保證整機性能質量的基礎，其本身必須通過計量檢定、確保測試數(shù)據(jù)的準確可靠。目前這類儀器越來越多，保證其測試數(shù)據(jù)的準確可靠是計量部門今后承擔的重要任務。
6.計量測試系統(tǒng)向自動化和智能化發(fā)展
隨著計算機技術在各個領域的廣泛應用，自動化測量技術也得到突飛猛進的發(fā)展。為了提高準確度，減少人為誤差，減輕操作人員勞動強度，許多計量標準裝置和測試系統(tǒng)不斷地向自動化方面改進，向光、機、電、算一體化、智能化方向發(fā)展。
傳統(tǒng)的光學儀器，如望遠鏡、顯微鏡、照相機等都是用眼睛觀察，像分辨率測量、焦距測量、干涉圖觀察等過去都是用眼睛觀察或用照相干板記錄，現(xiàn)在都實現(xiàn)了自動化測量。
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