Handbook of Optics, Vol. 2: Devices, Measurements, and Properties

Cover......Page 1
Title......Page 4
Contents......Page 6
Contributors......Page 17
Preface......Page 19
Glossary and Fundamental Constants......Page 20
About the Editors......Page 27
Contents in Brief: Volume I......Page 28
Contents in Brief: Volume II......Page 32
Part 1 - Optical Elements......Page 36
1 . 1 GLOSSARY......Page 37
1 . 3 BASICS......Page 39
1 . 4 STOPS AND PUPILS......Page 42
1 . 7 COMPOUND MICROSCOPES......Page 43
1 . 9 APLANATIC SURFACES AND IMMERSION LENSES......Page 44
1 . 1 0 SINGLE ELEMENT LENS......Page 45
1 . 1 1 LANDSCAPE LENSES AND THE INFLUENCE OF STOP POSITION......Page 51
1 . 1 2 TWO - LENS SYSTEMS......Page 53
1 . 1 3 ACHROMATIC DOUBLETS......Page 57
1 . 1 4 TRIPLET LENSES......Page 60
1 . 1 5 SYMMETRICAL LENSES......Page 61
1 . 1 6 DOUBLE - GAUSS LENSES......Page 62
1 . 1 8 TELEPHOTO LENSES......Page 63
1 . 2 0 PERFORMANCE OF REPRESENTATIVE LENSES......Page 64
1 . 2 1 RAPID ESTIMATION OF LENS PERFORMANCE......Page 70
1 . 2 2 BIBLIOGRAPHY......Page 75
2 . 2 INTRODUCTION......Page 76
2 . 3 GAUSSIAN ANALYSIS OF AFOCAL LENSES......Page 77
2 . 4 KEPLERIAN AFOCAL LENSES......Page 82
2 . 5 GALILEAN AND INVERSE GALILEAN AFOCAL LENSES......Page 89
2 . 6 RELAY TRAINS AND PERISCOPES......Page 91
2 . 7 REFLECTING AND CATADIOPTRIC AFOCAL LENSES......Page 94
2 . 8 REFERENCES......Page 97
GLOSSARY......Page 99
PRISM POLARIZERS......Page 100
GLAN - TYPE PRISMS......Page 107
NICOL - TYPE PRISMS......Page 115
POLARIZING BEAM - SPLITTER PRISMS......Page 117
DICHROIC AND DIFFRACTION - TYPE POLARIZERS......Page 124
NON - NORMAL - INCIDENCE REFLECTION AND TRANSMISSION POLARIZERS......Page 134
RETARDATION PLATES......Page 144
VARIABLE RETARDATION PLATES AND COMPENSATORS......Page 155
HALF - SHADE DEVICES......Page 158
MINIATURE POLARIZATION DEVICES......Page 159
REFERENCES......Page 160
4 . 2 INTRODUCTION......Page 169
4 . 6 PRISM DESCRIPTIONS......Page 170
4 . 7 REFERENCES......Page 195
5 . 3 PRISMS 1 , 2 , 3......Page 196
5 . 4 GRATINGS......Page 198
5 . 5 PRISM AND GRATING CONFIGURATIONS AND INSTRUMENTS......Page 199
5 . 6 REFERENCES......Page 210
6 . 1 GLOSSARY......Page 212
6 . 2 INTRODUCTION......Page 213
6 . 3 DEVICE PHYSICS......Page 214
6 . 4 INTEGRATED OPTICS MATERIALS AND FABRICATION TECHNOLOGY......Page 223
6 . 5 CIRCUIT ELEMENTS......Page 231
6 . 6 APPLICATIONS OF INTEGRATED OPTICS......Page 239
6 . 7 FUTURE TRENDS......Page 248
6 . 8 REFERENCES......Page 249
7 . 1 GLOSSARY......Page 254
7 . 4 MICRO - OPTICS DESIGN CONSIDERATIONS......Page 255
7 . 5 MOLDED MICROLENSES......Page 258
7 . 6 MONOLITHIC LENSLET MODULES......Page 265
7 . 7 DISTRIBUTED - INDEX PLANAR MICROLENSES......Page 266
7 . 8 SMILE MICROLENSES......Page 269
7 . 9 MICRO - FRESNEL LENSES......Page 271
7 . 1 0 OTHER TECHNOLOGIES......Page 280
7 . 1 1 REFERENCES......Page 284
8 . 1 GLOSSARY......Page 288
8 . 3 DESIGN — GEOMETRICAL OPTICS......Page 289
8 . 4 DESIGN — SCALAR DIFFRACTION THEORY......Page 297
8 . 6 FABRICATION......Page 301
8 . 7 REFERENCES......Page 305
9 . 2 INTRODUCTION......Page 307
9 . 4 MATHEMATICAL REPRESENTATION......Page 308
9 . 5 AXIAL GRADIENT LENSES......Page 309
9 . 6 RADIAL GRADIENTS......Page 311
9 . 8 SHALLOW RADIAL GRADIENTS......Page 313
9 . 9 MATERIALS......Page 314
9 . 1 0 REFERENCES......Page 315
1 0 . 1 GLOSSARY......Page 317
1 0 . 2 INTRODUCTION......Page 319
1 0 . 3 PRINCIPLES OF OPERATION......Page 320
1 0 . 4 FIBER DISPERSION AND ATTENUATION......Page 324
1 0 . 5 POLARIZATION CHARACTERISTICS OF FIBERS......Page 327
1 0 . 6 OPTICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF FIBERS......Page 328
1 0 . 7 OPTICAL FIBER COMMUNICATIONS......Page 335
1 0 . 8 NONLINEAR OPTICAL PROPERTIES OF FIBERS......Page 353
1 0 . 9 OPTICAL FIBER MATERIALS : CHEMISTRY AND FABRICATION......Page 358
1 0 . 1 0 REFERENCES......Page 362
1 0 . 1 1 FURTHER READING......Page 365
1 1 . 1 GLOSSARY......Page 367
1 1 . 2 INTRODUCTION......Page 368
1 1 . 3 HISTORICAL BACKGROUND......Page 369
1 1 . 4 OPTICAL PERFORMANCE OF X - RAY / EUV IMAGING SYSTEMS......Page 372
1 1 . 5 DIFFRACTION EFFECTS OF GRAZING INCIDENCE X - RAY OPTICS......Page 374
1 1 . 6 GHOST IMAGES IN GRAZING INCIDENCE X - RAY TELESCOPES......Page 380
1 1 . 7 SCATTERING EFFECTS FROM OPTICAL FABRICATION ERRORS......Page 382
1 1 . 8 IMAGE QUALITY PREDICTIONS FOR VARIOUS APPLICATIONS......Page 391
1 1 . 9 SUMMARY AND CONCLUSIONS......Page 395
1 1 . 1 0 REFERENCES......Page 396
1 2 . 1 GLOSSARY......Page 401
1 2 . 2 INTRODUCTION......Page 402
1 2 . 3 THEORY OF ACOUSTO - OPTIC INTERACTION......Page 403
1 2 . 4 ACOUSTO - OPTIC MATERIALS......Page 414
1 2 . 5 BASIC ACOUSTO - OPTIC DEVICES......Page 419
1 2 . 6 APPLICATIONS......Page 434
1 2 . 7 REFERENCES......Page 449
1 3 . 1 GLOSSARY......Page 455
1 3 . 2 INTRODUCTION......Page 457
1 3 . 3 CRYSTAL OPTICS AND THE INDEX ELLIPSOID......Page 458
1 3 . 4 THE ELECTRO - OPTIC EFFECT......Page 460
1 3 . 5 MODULATOR DEVICES......Page 469
1 3 . 7 REFERENCES......Page 487
1 4 . 1 GLOSSARY......Page 490
1 4 . 3 PHYSICAL PROPERTIES OF THERMOTROPIC LIQUID CRYSTALS......Page 491
1 4 . 4 PHYSICAL MECHANISMS FOR MODULATING LIGHT......Page 499
1 4 . 5 ELECTRO - OPTICS OF NEMATIC LIQUID CRYSTALS......Page 501
1 4 . 6 ELECTRO - OPTICS OF POLYMER - DISPERSED LIQUID CRYSTALS......Page 506
1 4 . 7 ELECTRO - OPTICS OF FERROELECTRIC LIQUID CRYSTALS......Page 508
1 4 . 8 CONCLUSION......Page 512
1 4 . 9 REFERENCES......Page 513
Part 2 - Optical Instruments......Page 516
1 5 . 2 BACKGROUND......Page 517
1 5 . 3 PROPERTIES OF THE FINAL IMAGE......Page 518
1 5 . 5 RESOLVING FINE DETAIL......Page 519
1 5 . 7 DISPLAY......Page 520
1 5 . 9 VIDEO CAMERAS......Page 521
1 5 . 1 1 CRITICAL FEATURES......Page 522
1 5 . 1 2 TIME LAG......Page 523
1 5 . 1 3 AUTOMATION......Page 524
1 5 . 1 4 FLASH......Page 530
1 5 . 1 5 FLEXIBILITY THROUGH FEATURES AND ACCESSORIES......Page 531
1 5 . 1 6 ADVANTAGES OF VARIOUS FORMATS......Page 532
1 5 . 1 7 LARGE FORMAT : A DIFFERENT WORLD......Page 533
1 5 . 1 8 SPECIAL CAMERAS......Page 535
1 5 . 1 9 FURTHER READING......Page 542
1 6 . 2 IMPOSED DESIGN LIMITATIONS......Page 543
1 6 . 3 MODERN LENS TYPES......Page 544
1 6 . 4 CLASSIFICATION SYSTEM......Page 562
1 6 . 5 LENS PERFORMANCE DATA......Page 567
1 6 . 7 REFERENCES......Page 568
1 7 . 2 INTRODUCTION......Page 569
1 7 . 3 GENERAL OPTICAL CONSIDERATIONS......Page 572
1 7 . 4 MICROSCOPE LENSES , ABERRATIONS......Page 580
1 7 . 5 CONTRAST GENERATION......Page 590
1 7 . 6 ILLUMINATION AND IMAGING MODES......Page 605
1 7 . 7 OPTICAL MANIPULATION OF SPECIMEN WITH THE LIGHT MICROSCOPE......Page 615
1 7 . 8 MECHANICAL STANDARDS......Page 616
1 7 . 1 0 REFERENCES......Page 617
1 8 . 1 GLOSSARY......Page 621
1 8 . 4 INTRODUCTION TO CATADIOPTRIC AND REFLECTIVE OBJECTIVES......Page 622
1 8 . 5 FIELD - OF - VIEW PLOTS......Page 658
1 8 . 6 DEFINITIONS......Page 660
1 8 . 7 REFERENCES......Page 662
1 9 . 1 GLOSSARY......Page 666
1 9 . 2 INTRODUCTION......Page 667
1 9 . 3 SCANNED RESOLUTION......Page 672
1 9 . 4 SCANNERS FOR REMOTE SENSING......Page 680
1 9 . 5 SCANNING FOR INPUT / OUTPUT IMAGING......Page 691
1 9 . 6 SCANNER DEVICES AND TECHNIQUES......Page 699
1 9 . 7 SCAN - ERROR REDUCTION......Page 716
1 9 . 8 REFERENCES......Page 719
1 9 . 9 FURTHER READING......Page 721
2 0 . 1 GLOSSARY......Page 723
2 0 . 3 OPTICAL ABSORPTION SPECTROMETERS......Page 724
2 0 . 4 LUMINESCENCE SPECTROMETERS......Page 727
2 0 . 5 PHOTOLUMINESCENCE DECAY TIME......Page 734
2 0 . 6 POLARIZATION SPECTROMETERS......Page 737
2 0 . 7 HIGH - RESOLUTION TECHNIQUES......Page 745
2 0 . 8 LIGHT SCATTERING......Page 752
2 0 . 9 REFERENCES......Page 754
2 1 . 2 INTRODUCTION......Page 755
2 1 . 3 BASIC TYPES OF INTERFEROMETERS......Page 756
2 1 . 4 THREE - BEAM AND DOUBLE - PASSED TWO - BEAM INTERFEROMETERS......Page 761
2 1 . 5 FRINGE - COUNTING INTERFEROMETERS......Page 764
2 1 . 7 FREQUENCY - MODULATION INTERFEROMETERS......Page 765
2 1 . 8 HETERODYNE INTERFEROMETERS......Page 766
2 1 . 9 PHASE - SHIFTING INTERFEROMETERS......Page 767
2 1 . 1 0 PHASE - LOCKED INTERFEROMETERS......Page 768
2 1 . 1 1 LASER - DOPPLER INTERFEROMETERS......Page 769
2 1 . 1 2 LASER - FEEDBACK INTERFEROMETERS......Page 770
2 1 . 1 3 FIBER INTERFEROMETERS......Page 771
2 1 . 1 4 INTERFEROMETRIC WAVE METERS......Page 773
2 1 . 1 5 SECOND - HARMONIC AND PHASE - CONJUGATE INTERFEROMETERS......Page 775
2 1 . 1 7 MICHELSON ’ S STELLAR INTERFEROMETER......Page 776
2 1 . 1 8 GRAVITATIONAL - WAVE INTERFEROMETERS......Page 777
2 1 . 1 9 REFERENCES......Page 779
2 2 . 1 GLOSSARY......Page 783
2 2 . 4 LIGHT - MEASURING AND SAMPLE - MEASURING POLARIMETERS......Page 785
2 2 . 7 POLARIZATION GENERATORS AND ANALYZERS......Page 786
2 2 . 1 1 DIVISION OF APERTURE......Page 787
2 2 . 1 3 DEFINITIONS......Page 788
2 2 . 1 5 PHENOMENOLOGICAL DEFINITION OF THE STOKES VECTOR......Page 790
2 2 . 1 6 POLARIZATION PROPERTIES OF LIGHT BEAMS......Page 791
2 2 . 1 7 MUELLER MATRICES......Page 792
2 2 . 1 8 COORDINATE SYSTEM FOR THE MUELLER MATRIX......Page 794
2 2 . 1 9 ELLIPTICAL AND CIRCULAR POLARIZERS AND ANALYZERS......Page 795
2 2 . 2 0 LIGHT - MEASURING POLARIMETERS......Page 796
2 2 . 2 1 SAMPLE - MEASURING POLARIMETERS FOR MEASURING MUELLER MATRIX ELEMENTS......Page 798
2 2 . 2 2 POLARIMETRIC MEASUREMENT EQUATION AND POLARIMETRIC DATA REDUCTION EQUATION......Page 799
2 2 . 2 3 DUAL ROTATING RETARDER POLARIMETER......Page 801
2 2 . 2 5 DUAL ROTATING POLARIZER POLARIMETER......Page 802
2 2 . 2 6 NONIDEAL POLARIZATION ELEMENTS......Page 804
2 2 . 2 8 COMMON DEFECTS OF POLARIZATION ELEMENT......Page 805
2 2 . 2 9 THE MUELLER MATRIX FOR POLARIZATION COMPONENT CHARACTERIZATION......Page 807
2 2 . 3 0 APPLICATIONS OF POLARIMETRY......Page 808
2 2 . 3 2 DIATTENUATION AND POLARIZATION SENSITIVITY......Page 810
2 2 . 3 3 POLARIZANCE......Page 811
2 2 . 3 5 DEPOLARIZATION......Page 812
2 2 . 3 6 NONDEPOLARIZING MUELLER MATRICES AND JONES MATRICES......Page 813
2 2 . 3 7 HOMOGENEOUS AND INHOMOGENEOUS POLARIZATION ELEMENTS......Page 814
2 2 . 3 8 REFERENCES......Page 815
2 3 . 1 GLOSSARY......Page 820
2 3 . 3 BACKGROUND AND BASIC PRINCIPLES......Page 821
2 3 . 4 HOLOGRAPHIC INTERFEROMETRY......Page 824
2 3 . 5 HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENTS......Page 831
2 3 . 6 HOLOGRAPHIC INSPECTION......Page 836
2 3 . 7 HOLOGRAPHIC LITHOGRAPHY......Page 841
2 3 . 8 HOLOGRAPHIC MEMORY......Page 844
2 3 . 1 0 REFERENCES......Page 845
Part 3 - Optical Measurements......Page 851
2 4 . 1 GLOSSARY......Page 852
2 4 . 2 INTRODUCTION......Page 855
2 4 . 3 RADIOMETRIC DEFINITIONS AND BASIC CONCEPTS......Page 857
2 4 . 4 RADIANT TRANSFER APPROXIMATIONS......Page 864
2 4 . 5 ABSOLUTE MEASUREMENTS......Page 871
2 4 . 6 PHOTOMETRY......Page 889
2 4 . 7 REFERENCES......Page 897
2 5 . 1 GLOSSARY......Page 901
2 5 . 2 INTRODUCTION AND TERMINOLOGY......Page 902
2 5 . 3 TRANSMITTANCE......Page 903
2 5 . 5 REFLECTANCE......Page 904
2 5 . 6 EMITTANCE......Page 907
2 5 . 9 MEASUREMENT OF TRANSMITTANCE......Page 908
2 5 . 1 1 MEASUREMENT OF REFLECTANCE......Page 911
2 5 . 1 2 MEASUREMENT OF EMITTANCE......Page 916
2 5 . 1 3 REFERENCES......Page 918
2 5 . 1 4 FURTHER READING......Page 925
2 6 . 2 INTRODUCTION......Page 926
2 6 . 3 DEFINITIONS AND SPECIFICATIONS......Page 927
2 6 . 4 INSTRUMENT CONFIGURATIONS AND COMPONENT DESCRIPTIONS......Page 930
2 6 . 5 INSTRUMENTATION ISSUES......Page 934
2 6 . 6 MEASUREMENT ISSUES......Page 936
2 6 . 7 INCIDENT POWER MEASUREMENT, SYSTEM CALIBRATION, AND ERROR ANALYSIS......Page 938
2 6 . 9 REFERENCES......Page 939
2 7 . 1 GLOSSARY......Page 942
2 7 . 2 INTRODUCTION......Page 943
2 7 . 3 CONVENTIONS......Page 944
2 7 . 4 MODELING AND INVERSION......Page 945
2 7 . 6 INSTRUMENTATION......Page 951
2 7 . 7 JONES - MATRIX GENERALIZED ELLIPSOMETRY......Page 960
2 7 . 8 MUELLER - MATRIX GENERALIZED ELLIPSOMETRY......Page 961
2 7 . 1 0 REFERENCES......Page 963
2 8 . 1 GLOSSARY......Page 969
2 8 . 3 OPTICAL ABSORPTION MEASUREMENTS OF ENERGY LEVELS......Page 970
2 8 . 4 THE HOMOGENEOUS LINESHAPE OF SPECTRA......Page 982
2 8 . 5 ABSORPTION , PHOTOLUMINESCENCE , AND RADIATIVE DECAY MEASUREMENTS......Page 988
2 8 . 6 REFERENCES......Page 994
2 9 . 2 INTRODUCTION AND DEFINITIONS......Page 996
2 9 . 3 LENGTH AND STRAIGHTNESS MEASUREMENTS......Page 998
2 9 . 4 ANGLE MEASUREMENTS......Page 1007
2 9 . 5 CURVATURE AND FOCAL LENGTH MEASUREMENTS......Page 1015
2 9 . 6 VELOCITY MEASUREMENTS......Page 1022
2 9 . 7 REFERENCES......Page 1024
3 0 . 3 CLASSICAL NONINTERFEROMETRIC TESTS......Page 1027
3 0 . 4 INTERFEROMETRIC TESTS......Page 1032
3 0 . 5 INCREASING THE SENSITIVITY OF INTERFEROMETERS......Page 1034
3 0 . 6 INTERFEROGRAM EVALUATION......Page 1038
3 0 . 7 PHASE - SHIFTING INTERFEROMETRY......Page 1042
3 0 . 8 MEASURING ASPHERICAL WAVEFRONTS......Page 1048
3 0 . 9 REFERENCES......Page 1051
3 1 . 1 GLOSSARY......Page 1053
3 1 . 3 TYPES OF CGHs......Page 1054
3 1 . 4 PLOTTING CGHs......Page 1055
3 1 . 5 INTERFEROMETERS USING COMPUTER - GENERATED HOLOGRAMS......Page 1058
3 1 . 6 ACCURACY LIMITATIONS......Page 1059
3 1 . 7 EXPERIMENTAL RESULTS......Page 1060
3 1 . 8 REFERENCES......Page 1062
3 2 . 2 INTRODUCTION......Page 1064
3 2 . 3 DEFINITIONS......Page 1065
3 2 . 4 MTF CALCULATIONS......Page 1067
3 2 . 5 MTF MEASUREMENTS......Page 1070
3 2 . 6 REFERENCES......Page 1072
Part 4 - Optical and Physical Properties of Materials......Page 1074
3 3 . 1 GLOSSARY......Page 1075
3 3 . 2 INTRODUCTION......Page 1077
3 3 . 3 OPTICAL MATERIALS......Page 1078
3 3 . 4 PROPERTIES OF MATERIALS......Page 1079
3 3 . 5 PROPERTIES TABLES......Page 1110
3 3 . 6 REFERENCES......Page 1156
3 4 . 2 INTRODUCTION......Page 1174
3 4 . 4 PHYSICAL PROPERTIES......Page 1175
3 4 . 5 OPTICAL PROPERTIES......Page 1179
3 4 . 6 OPTICAL DESIGN......Page 1181
3 4 . 7 PROCESSING......Page 1185
3 4 . 8 COATINGS......Page 1192
3 4 . 9 REFERENCES......Page 1193
3 5 . 1 GLOSSARY......Page 1195
3 5 . 2 INTRODUCTION......Page 1197
3 5 . 3 SUMMARY DATA......Page 1206
3 5 . 4 REFERENCES......Page 1268
3 6 . 1 GLOSSARY......Page 1273
3 6 . 2 INTRODUCTION......Page 1275
3 6 . 3 OPTICAL PROPERTIES......Page 1280
3 6 . 4 MEASUREMENT TECHNIQUES......Page 1331
3 6 . 6 SUMMARY AND CONCLUSIONS......Page 1354
3 6 . 7 REFERENCES......Page 1364
3 7 . 1 INTRODUCTION......Page 1369
3 7 . 2 SELECTION PROCESS FOR BLACK BAFFLE SURFACES IN OPTICAL SYSTEMS......Page 1380
3 7 . 3 THE CREATION OF BLACK SURFACES FOR SPECIFIC APPLICATIONS......Page 1383
3 7 . 4 ENVIRONMENTAL DEGRADATION OF BLACK SURFACES......Page 1386
3 7 . 5 OPTICAL CHARACTERIZATION OF BLACK SURFACES......Page 1389
3 7 . 6 SURFACES FOR ULTRAVIOLET AND FAR - INFRARED APPLICATIONS......Page 1391
3 7 . 7 SURVEY OF SURFACES WITH OPTICAL DATA......Page 1397
3 7 . 8 PAINTS......Page 1398
3 7 . 1 1 REFERENCES......Page 1431
Part 5 - Nonlinear and Photorefractive Optics......Page 1439
3 8 . 1 GLOSSARY......Page 1440
3 8 . 2 INTRODUCTION......Page 1441
3 8 . 3 BASIC CONCEPTS......Page 1443
3 8 . 4 MATERIAL CONSIDERATIONS......Page 1457
3 8 . 5 APPENDIX......Page 1460
3 8 . 6 REFERENCES......Page 1462
3 9 . 1 INTRODUCTION......Page 1464
3 9 . 2 MATERIALS......Page 1474
3 9 . 3 DEVICES......Page 1488
3 9 . 4 REFERENCES......Page 1498
3 9 . 5 FURTHER READING......Page 1505
INDEX......Page 1506