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第1篇 现代光学制造工程概论&杨力 1

第1章 构思与创意—关于编著《现代光学制造工程》的若干思考 3

1.1 编著本书的总体指导思想—集成创新、支撑发展 3

1.2 创新、创新、再创新 4

1.3 关于现代光学制造工程的系统科学基础 4

1.4 构建“现代光学制造工程”学科体系的指导思想 4

1.4.1 确立“光学制造”应有的学科地位 4

1.4.2 现代光学制造工程学科概念的提出水到渠成 5

第2章 工程科学与现代光学制造工程 6

2.1 工程与工程科学 6

2.1.1 关于“科学-技术-工程” 6

2.1.2 工程科学 7

2.2 现代光学制造工程 8

2.2.1 现代光学制造工程的概念、特点与内涵 8

2.2.2 现代光学制造工程的基本讨论范畴 9

2.3 现代光学制造工程概况 10

2.3.1 超大型、超复杂光学制造工程 10

2.3.2 超微细光学制造工程 11

2.3.3 超精密光学制造技术 12

2.3.4 现代光学制造工程主体技术群 14

第2篇 创新理论概述&杨力 温尚明 15

第1章 创新的概念 17

第2章 创新、创造、发现、发明 19

2.1 创新与创造 19

2.2 发现 19

2.3 发明 20

第3章 创新的特点 21

3.1 新颖性、首创性和前瞻性 21

3.2 创新的风险性 21

3.3 创新是综合学科知识的集成 22

3.4 创新是集体力量的集中创作和再创作 22

3.5 创新的能动性与执着性 23

第4章 人才与创新 24

4.1 创新教育与训练 24

4.2 提高创造性思维能力 24

4.3 提高创新力 26

4.4 掌握创新技法 27

4.5 突破精神束缚 28

4.6 加强创新实践与训练，提高创新技能 28

4.7 持续创新、立于不败 29

第5章 创新差距 30

参考文献 30

第3篇 现代光学制造工程的系统科学基础 33

第1章 光学制造工程的系统论基础&周家斌 35

1.1 系统思想与理论 35

1.2 一般系统论 35

1.2.1 一般系统论的研究领域 35

1.2.2 （一般）系统论的基本观点 37

1.3 运筹学 38

1.4 系统工程及其方法 41

1.4.1 系统工程的概念 41

1.4.2 系统工程方法的特点 42

1.4.3 系统工程方法 43

1.5 光学制造系统工程 46

1.5.1 光学制造系统工程内涵 46

1.5.2 光学制造系统工程的知识基础和支撑体系 46

1.5.3 光学制造系统工程与现有工程学科之间的关系 47

参考文献 48

第2章 信息论与光学制造工程&万勇建 49

2.1 信息论 49

2.2 信息论方法 49

2.3 光学制造工程 51

2.4 制造工程的系统信息 51

2.4.1 制造中的信息 51

2.4.2 制造中的物质、信息和控制活动 53

2.5 制造信息本质和属性 55

2.5.1 制造信息本质 55

2.5.2 制造信息属性 56

2.6 光学制造系统与信息 58

2.7 小结 58

参考文献 59

第3章 光学制造工程的控制论基础&范斌 61

3.1 控制论概述 61

3.2 控制论的发展阶段 63

3.3 控制论中的基本控制方式 64

3.3.1 按有无反馈分类 64

3.3.2 按系统特性分类 64

3.3.3 按系统信号形式分类 65

3.3.4 其他控制方式 65

3.4 控制系统的基本要求 66

3.4.1 稳定性 66

3.4.2 快速性 66

3.4.3 准确性 67

3.5 智能控制 67

3.6 控制论在先进光学制造中的应用 68

3.7 结束语 70

参考文献 70

第4篇 现代光学制造工程主要学科领域 77

第1章 现代光学工程设计&邢廷文 79

1.1 概述 79

1.2 光学系统的设计要求 79

1.3 光学系统设计 81

1.4 光学设计软件 83

1.5 光学系统设计展望 84

第2章 大型天文望远镜制造工程&吴永前 万勇建 范斌 侯溪 等 85

2.1 望远镜光学的进展 85

2.2 世界有代表性的天文台与望远镜 91

2.3 望远镜主镜现代数控光学加工技术 99

2.3.1 小磨头数控加工技术 99

2.3.2 CCAL技术 103

2.4 能量束流抛光技术 107

2.4.1 磁流变抛光技术 107

2.4.2 离子束抛光技术 110

2.4.3 液体喷射抛光技术 111

2.5 主动支撑辅助加工技术 112

2.6 主镜拼接技术 119

2.6.1 背景 119

2.6.2 共相位拼接原理及方法 122

2.6.3 拼接检测仪器 128

2.7 现代大型望远镜革命性发展的启迪 130

参考文献 134

第3章 空间光学制造工程&吴永前 138

3.1 前言，历史 138

3.2 空间望远镜的优势 139

3.3 空间望远镜的分类 140

3.3.1 从应用角度分类 140

3.3.2 从工作波段上分类 141

3.4 各国典型的空间望远镜 144

3.4.1 美国 144

3.4.2 欧洲的空间望远镜 153

3.4.3 日本的空间望远镜 156

3.4.4 中国的空间望远镜 156

3.4.5 已经发射或将要发射的太空天文台 157

3.5 空间望远镜光学镜面制造技术 162

3.6 空间望远镜的新技术 163

3.6.1 充气望远镜 163

3.6.2 超轻量反射镜 163

3.6.3 薄膜反射镜 164

3.6.4 压电薄膜 164

3.7 空间望远镜的特点 165

参考文献 165

第4章 薄膜光学制造工程&张云洞 169

4.1 光学薄膜的发展历程 169

4.2 薄膜沉积技术和薄膜材料 170

4.2.1 薄膜沉积技术 170

4.2.2 热蒸发技术 171

4.2.3 溅射技术 173

4.3 薄膜材料 175

4.4 薄膜在光学工程中的应用 178

4.4.1 高能激光薄膜 179

4.4.2 惯性约束聚变（ICF）系统中的抗激光薄膜 179

4.5 从美国激光武器发展看光学薄膜的重要性 183

4.6 半导体平版印刷术中的DUV/VUV光学薄膜 187

4.7 EUV/软X射线多层膜 191

4.8 精密测量中的光学薄膜 196

4.9 大口径光学元件镀膜 197

4.9.1 工业大面积镀膜 197

4.9.2 大型天文望远镜主镜镀膜 200

4.9.3 光学薄膜的其他应用 201

4.10 小结与展望 201

4.10.1 本章小结 201

4.10.2 21世纪我国光学薄膜发展的展望 202

参考文献 203

第5章 激光光学制造工程&朋汉林 204

5.1 引论—激光光学制造工程概述 204

5.2 激光光学基础 204

5.2.1 激光 204

5.2.2 激光光束的特性 208

5.2.3 激光制造工程中常用的激光技术 210

5.3 高能激光光学制造工程 214

5.3.1 概述 214

5.3.2 高能激光系统构成 215

5.3.3 国外高能激光系统研究概况 216

5.3.4 惯性约束聚变光学制造工程 218

5.3.5 惯性约束聚变工程光学元部件制造 222

5.4 超短超强激光光学制造工程 224

5.4.1 超短超强激光的发展和现状 224

5.4.2 啁啾脉冲放大（CPA）超短超强激光系统 227

5.4.3 光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）超短超强激光系统 230

5.4.4 超短脉冲激光系统光学制造工程 232

参考文献 233

第6章 大规模集成电路光刻设备与光刻技术&佟军民 胡松 236

6.1 集成电路的制造与光刻工艺简介 236

6.1.1 集成电路的制造与光刻设备 236

6.1.2 光刻技术工艺流程 237

6.2 光学光刻技术 240

6.2.1 光学光刻技术的分类 240

6.2.2 接触/接近式光刻技术 240

6.2.3 光学投影式光刻技术 241

6.2.4 光学投影光刻机关键单元技术及分系统 249

6.3 分辨力增强技术 256

6.3.1 相移掩模技术 256

6.3.2 离轴照明技术 257

6.3.3 光学邻近效应校正技术 258

6.3.4 光瞳滤波技术 260

6.4 下一代光刻技术 261

6.4.1 193nm浸没式光刻技术 261

6.4.2 极端远紫外光刻技术 263

6.4.3 纳米压印技术 264

6.4.4 无掩模光刻技术 266

6.4.5 电子束光刻 268

6.4.6 离子束光刻 268

6.4.7 X射线光刻 269

6.4.8 表面等离子体光学光刻 270

6.5 光刻技术和设备的发展趋势 271

6.5.1 光刻技术的发展趋势 271

6.5.2 光刻设备的发展趋势 272

6.5.3 对我国光刻技术和设备发展的几点建议 273

参考文献 274

第7章 微纳光学制造工程&赵泽宇 罗先刚 276

7.1 MEMS制造技术 276

7.1.1 MEMS的定义 276

7.1.2 MEMS技术的发展现状和发展趋势 277

7.2 MEMS制造技术 279

7.2.1 表面微机械加工工艺 279

7.2.2 体硅微机械加工工艺 280

7.2.3 LIGA微机械加工工艺 281

7.2.4 其他微机械加工工艺 282

7.2.5 用于MEMS的关键微加工技术 282

7.3 MEMS技术的应用 291

7.3.1 微传感器 291

7.3.2 微操作器 292

7.3.3 微机电系统 294

7.4 纳米加工技术 295

7.4.1 纳米加工技术的范围 295

7.4.2 纳米压印光刻技术 297

7.4.3 纳米结构图形制作技术 301

参考文献 310

第8章 光学、光电子学与光子学元器件制造&邹雄飞 313

8.1 光电子概述 313

8.2 光子的特点 313

8.3 世界光电子产业的发展及其状况 314

8.3.1 世界光电子产业的概述 314

8.3.2 欧美或发达国家动态 314

8.3.3 我国光电子产业的现状 315

8.4 光子学器件的分类 316

8.4.1 光电子按产业的分类 316

8.4.2 光子探测器件 317

8.4.3 光电路元器件 318

8.4.4 发光器件 319

8.5 集成光学 320

8.5.1 集成光学的主要应用领域 320

8.5.2 当前光集成的研究热点 321

8.5.3 光集成的分类 321

8.5.4 集成光学器件的材料 322

8.6 光子晶体 324

8.6.1 光子晶体简介 324

8.6.2 光子晶体的特点 324

8.6.3 光子晶体的应用 325

8.6.4 光子晶体的制备 326

8.6.5 光子晶体制作新技术 327

8.7 固体光源 327

8.7.1 固体照明的简介 327

8.7.2 LED制作的主要工艺 328

8.7.3 用于照明的白光LED 330

8.7.4 LED的封装 331

8.8 器件的封装与熔融拉锥技术 332

8.8.1 光电子器件的封装 332

8.8.2 熔融拉锥的控制系统 333

8.9 光电子器件制造方面的一些建议 335

参考文献 335

第9章 现代光学材料工程&方敬忠 刘红 336

9.1 光学工程科学的基石 336

9.2 材料性能的物理基础 338

9.2.1 材料热膨胀性能的物理基础 338

9.2.2 材料热传导性能的物理基础 339

9.2.3 材料强度的物理基础 340

9.3 反射镜材料 341

9.3.1 大型反射镜材料性能要求 341

9.3.2 大型反射镜材料选择 342

9.3.3 备选镜坯材料及其性能 343

参考文献 352

第10章 现代光学测试工程&侯溪 伍凡 354

10.1 概述 354

10.1.1 当代最新科学成就与光学测试技术 354

10.1.2 现代光学测试技术的特征 356

10.1.3 现代光学测试技术的应用 356

10.2 单元光学测试技术的发展 358

10.2.1 干涉测试技术 358

10.2.2 表面形貌测试技术 360

10.3 现代光学工程中的光学测试技术 361

10.3.1 大型天文望远镜 361

10.3.2 空间望远镜 364

10.3.3 惯性约束聚变装置 367

10.3.4 下一代光刻设备 367

10.4 微光学中的现代光学测试技术 369

10.5 现代光学制造测试技术 369

10.6 现代光学测试技术的发展趋势 371

参考文献 372

第11章 光学制造工程的网络化与智能化&俞敏 374

11.1 网络化制造概述 374

11.1.1 网络制造的起因与背景 374

11.1.2 网络化制造的定义与内涵 376

11.1.3 网络化制造的意义 378

11.2 实施网络化制造的关键技术 379

11.2.1 网络化制造的综合技术 380

11.2.2 网络化制造的使能技术 385

11.2.3 网络化制造的基础技术 388

11.2.4 网络化制造的支撑技术 392

11.3 网络化制造的发展方向—网格技术及e-Manufactung技术 394

11.3.1 网格技术 394

11.3.2 e-Manufacturing电子化制造技术 395

11.4 智能制造概述 396

11.4.1 智能制造IM（Intelligence Manufacture）产生的背景 396

11.4.2 智能制造内涵及其范畴 396

11.4.3 国内外智能制造发展状况 397

11.5 计算智能 398

11.5.1 粗集算法 398

11.5.2 模糊逻辑方法 399

11.5.3 人工神经网络方法 400

参考文献 400

第12章 现代光学制造工程的先进制造与先进管理理念&曹学东 吴时彬 402

12.1 柔性制造 402

12.2 计算机集成制造 403

12.3 并行工程 404

12.4 虚拟制造 405

12.4.1 概述 405

12.4.2 虚拟制造技术的作用 406

12.4.3 虚拟制造的核心技术 406

12.4.4 企业实现虚拟制造的步骤 407

12.5 敏捷制造虚拟制造 407

12.5.1 概述 407

12.5.2 敏捷制造的使能技术 409

12.5.3 应用前景 409

12.5.4 企业实施敏捷制造的步骤 410

12.6 网络化制造 411

12.7 绿色制造 411

12.8 精益生产 412

12.9 知识管理 413

12.9.1 概述 413

12.9.2 知识管理的内容及常用知识管理技术 414

12.9.3 企业进行有效知识管理的方法及措施 415

12.10 供应链管理 416

12.10.1 概述 416

12.10.2 供应链战略伙伴的选择与管理 418

12.10.3 供应链管理的方法 418

12.10.4 现代光学制造工程供应链管理理念 419

12.11 6S管理 419

12.11.1 概述 419

12.11.2 6S推进重点 421

12.11.3 企业推进6S步骤 423

12.12 六西格玛管理 424

12.12.1 质量管理理论的发展 424

12.12.2 六西格玛管理起源 425

12.12.3 六西格玛管理的内涵 425

12.12.4 DMAIC方法 426

12.12.5 DFSS方法 429

参考文献 432

第5篇 先进制造技术、战略高技术和现代光学制造工程&杨力 435

第1章 先进制造技术 437

1.1 先进制造技术的定义 437

1.2 先进制造技术的特征与特点 437

1.2.1 先进制造技术的特征 437

1.2.2 先进制造技术的特点 438

1.3 先进制造技术的发展趋势 439

1.3.1 信息化 439

1.3.2 极端化 440

1.3.3 绿色化 441

第2章 提高自主创新能力，发展先进制造业 443

第3章 自主创新，加强基础研究和战略高技术研究 444

第4章 现代光学制造工程成为支撑基础研究和战略高技术研究发展的重要支柱 446

4.1 光学制造与光学科学同步发展 446

4.2 现代光学制造工程支撑基础研究与战略高技术研究发展 448

4.3 现代光学制造工程是光学科学与制造科学的交叉学科 450

参考文献 450

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