광학의 발전은 선사시대에 별과 달을 관측하던 때부터 시작되어 천문학과 함께 해 왔으며 중세에 이르러 케플러, 갈릴레이, 뉴턴 등 위대한 물리학자들의 등장과 더불어 망원경의 출현, 그리고 근세에 이르러 현미경과 카메라의 탄생이 이어지면서 학문은 물론 산업에도 큰 영향을 미치게 되었다. 또한 아인슈타인, 샬로우, 타운즈 등의 연구가 결실을 맺고 1960년에 마이만 박사에 의한 레이저의 발명이 이루어지면서 반도체, 통신, 전기전자 등 거의 모든 산업분야는 물론 우리 주변에 깊숙이 자리매김하였고 지금도 엄청난 속도로 발전하고 있는 분야이다.
이와 같이 광학이 전 산업분야로 퍼져가고 있지만 지금까지 광학의 응용분야로는 광자학(photonics) 혹은 광전자학(opto-electronics)이 주류를 이루었고 이와 관련한 책들이 많이 나와 있다. 하지만 기계공학 분야에의 다양한 응용에도 불구하고 광 기계공학에 관한 참고도서나 지침서는 거의 없는 실정이며 이와 관련한 용어조차도 우리말로 보급되어 있지 않은 상황이다. 그러던 차에 본 책 〈Optomechanical Systems Engineering〉이 눈에 띄어 우리글로 옮겨보기로 했다.
광학응용에서 가장 중요한 것은 정확하고도 정밀한 장치의 정렬이다. 이 책에서는 먼저 광학의 일반사항을 간단히 다루고 광학계를 구성하는 부품들의 가공 및 공차에 대해서 논한다. 이어서 광학계의 정렬과 온도, 진동 등의 환경변화에 따른 정렬상태의 변동에 대해서 심도 있는 논의를 하게 된다. 그 후에 열에 민감한 광학계의 설계와 열물성 측정에 관해 논의한다. 이 책에서는 전반적으로 광학을 기계공학 시스템에 적용하는 방법을 다룬다. 그리고 매 장마다 예와 연습문제들이 있어서 물리학과, 광 공학과, 기계공학과, 전기전자 공학과 등의 대학교 3~4학년 과정에서 한 학기 정도의 교재로 사용이 적합하며 기계가공 및 광학응용 분야의 산업체에서도 참고도서로 사용되기에 적합하다.
이와 같이 광학이 전 산업분야로 퍼져가고 있지만 지금까지 광학의 응용분야로는 광자학(photonics) 혹은 광전자학(opto-electronics)이 주류를 이루었고 이와 관련한 책들이 많이 나와 있다. 하지만 기계공학 분야에의 다양한 응용에도 불구하고 광 기계공학에 관한 참고도서나 지침서는 거의 없는 실정이며 이와 관련한 용어조차도 우리말로 보급되어 있지 않은 상황이다. 그러던 차에 본 책 〈Optomechanical Systems Engineering〉이 눈에 띄어 우리글로 옮겨보기로 했다.
광학응용에서 가장 중요한 것은 정확하고도 정밀한 장치의 정렬이다. 이 책에서는 먼저 광학의 일반사항을 간단히 다루고 광학계를 구성하는 부품들의 가공 및 공차에 대해서 논한다. 이어서 광학계의 정렬과 온도, 진동 등의 환경변화에 따른 정렬상태의 변동에 대해서 심도 있는 논의를 하게 된다. 그 후에 열에 민감한 광학계의 설계와 열물성 측정에 관해 논의한다. 이 책에서는 전반적으로 광학을 기계공학 시스템에 적용하는 방법을 다룬다. 그리고 매 장마다 예와 연습문제들이 있어서 물리학과, 광 공학과, 기계공학과, 전기전자 공학과 등의 대학교 3~4학년 과정에서 한 학기 정도의 교재로 사용이 적합하며 기계가공 및 광학응용 분야의 산업체에서도 참고도서로 사용되기에 적합하다.
목차
1장 서론
1.1 광 기계시스템
1.2 광 기계공학
1.3 광 기계시스템 공학
2장 광학의 기초
2.1 기하광학
2.2 상의 질
3장 광학계 제작
3.1 굴절률
3.2 표면 곡률
3.3 표면상태
3.4 표면처리
3.5 표면의 질
3.6 중심두께
3.7 웨지
3.8 규격을 만족하는 구경
4장 광학계 정렬
4.1 정렬오류의 유형
4.2 정렬에 필요한 사항들
4.3 보정과 경감
4.4 가리킴과 조준
5장 구조설계-기계적 요소
5.1 응력, 변형률, 그리고 강도
5.2 역학
5.3 빔의 응력과 변형률
5.4 구조적 형상
5.5 구조재료
6장 구조설계-광학 부품들
6.1 구조 평판
6.2 유리강도
7장 구조설계-진동
7.1 사인파 진동
7.2 무작위적 진동
7.3 연속 시스템
7.4 구조적 설계와 재료 선택
7.5 진동격리
7.6 진동보상
8장 열 설계
8.1 열구조적 설계
8.2 열-광학과 응력-광학 효과
8.3 열전달
8.4 열관리
8.5 재료성질과 선택
9장 운동학적 설계
9.1 운동학적 그리고 준운동학적 마운트
9.2 광학부품 마운트
9.3 위치잡기와 정렬 메커니즘
9.4 재료의 성질과 선택
10장 시스템 설계
10.1 STOP 분석
10.2 WFE와 저니케 다항식
10.3 재료에 관한 일
1.1 광 기계시스템
1.2 광 기계공학
1.3 광 기계시스템 공학
2장 광학의 기초
2.1 기하광학
2.2 상의 질
3장 광학계 제작
3.1 굴절률
3.2 표면 곡률
3.3 표면상태
3.4 표면처리
3.5 표면의 질
3.6 중심두께
3.7 웨지
3.8 규격을 만족하는 구경
4장 광학계 정렬
4.1 정렬오류의 유형
4.2 정렬에 필요한 사항들
4.3 보정과 경감
4.4 가리킴과 조준
5장 구조설계-기계적 요소
5.1 응력, 변형률, 그리고 강도
5.2 역학
5.3 빔의 응력과 변형률
5.4 구조적 형상
5.5 구조재료
6장 구조설계-광학 부품들
6.1 구조 평판
6.2 유리강도
7장 구조설계-진동
7.1 사인파 진동
7.2 무작위적 진동
7.3 연속 시스템
7.4 구조적 설계와 재료 선택
7.5 진동격리
7.6 진동보상
8장 열 설계
8.1 열구조적 설계
8.2 열-광학과 응력-광학 효과
8.3 열전달
8.4 열관리
8.5 재료성질과 선택
9장 운동학적 설계
9.1 운동학적 그리고 준운동학적 마운트
9.2 광학부품 마운트
9.3 위치잡기와 정렬 메커니즘
9.4 재료의 성질과 선택
10장 시스템 설계
10.1 STOP 분석
10.2 WFE와 저니케 다항식
10.3 재료에 관한 일
김석원
1978~1982 서울대학교 물리교육학과 이학사
1982~1987 KAIST 물리학과 이학박사(응용광학)
1987~1993 한국표준과학연구원 선임연구원
1993~현재 울산대학교 물리학과 교수
Purdue Univ., Texas A&M Univ., UT Dallas 교환교수
(2016~2018 한국물리학회 부산울산경남 지부장)
(2017~현재 한국열물성학회 회장)
국내외 전문 학술저널에 160여 편의 논문 게재
