微小光学研究的是微米、亚微米尺度内光与物质的相互作用和光学元件（包括光源、光纤、波导、折射和衍射型微透镜、微棱镜等）的光学微加工技术及利用该元件实现光信息的发射、耦合、传输、变换、分光、成像和图像处理等功能的理论和技术，是光学的新发展、光学与微电子和微机械相互融合、渗透、交叉而形成的有广阔应用前景的重要前沿学科。1969年，日本学者北野一郎（KitanoI）首先采用离子交换工艺制作出直径为0.1～1mm的变折射率透镜（gradient　index lens，GRIN），即“自聚焦透镜”（selfoclens）。1970年，美国康宁公司采用化学气相沉积工艺和高温拉丝技术，成功地制作出芯径只有几十微米的低损耗石英光纤。这两种元件，从元件的尺寸和制作技术来讲，已不再属于宏观光学的范畴，而属于微小光学领域。它们的出现，开创了微小光学发展的新篇章，是光学的一次重大飞跃。科学进步推动了技术发展，新技术出现又促进了科学的发展。光学元件的微型化势必使分立光学元件向阵列光学元件发展。微透镜阵列元件的发展，促进了光学元件进一步向微型化、集成化和光机电一体化方向发展，促使微工程系统、光纤通信、光信息处理和光传感技术发展到一个新的阶段。
　　应用光学创始人之一龚祖同院士是我国微小光学的倡导者，在他领导下，中国科学院西安光学精密机械研究所在国内首先开展了纤维光学、变折射率光学和微小光学研究。1963年，在国内研制出第一根玻璃光导纤维，1973年，在国内研制出第一只变折射率透镜，龚老亲自命名为“变折射率透镜”。1989年，刘德森教授等研制出单透镜直径只有几十微米的变折射率平面微透镜阵列，2005年，又率先研制出异形孔径（正方形和正六角形）径向变折射率透镜和异形孔径平面微透镜阵列，促使微小光学在我国迅速发展。为了与微弱光信息研究（如微光夜视）的“微光学”有所区别，本领域的研究工作不再称为“微光学”，而称为“微小光学”。
　　微小光学元件最明显的特点是微型化、轻量化、阵列化和集成化。这种光学元件有利于发挥光信息的并行处理和构建三维光集成器件。本书出版有两个目的：一是将我们近50年的工作成果与实践经验提供给读者，为我国微工程系统和微光子集成器件的发展，为我国光纤通信、光信息处理、光纤传感技术及先进国防的微型化与集成化，为在我国产生更多的新兴高技术产业贡献自己的微薄力量；二是以本书的出版来缅怀我国微小光学学科的倡导者、敬爱的龚老！
　　由于作者研究领域所限，本书仅讨论折射型微小光学元件，主要是变折射率透镜和微透镜阵列的制作技术和理论基础。

　　微小光学是研究微米尺度范畴内光与物质相互作用和微米尺寸光学元件的制作、光学特性和应用的科学，是光学的新发展和重要国际前沿。《微小光学与微透镜阵列》结合作者及其同事多年的研究工作成果，全面、系统地讨论了变折射率光学、多种（特别是异形孔径）微透镜阵列和其他微小光学元件的基础理论、设计方法、制作技术、光学特性和器件应用。全书既注重理论的系统性和严密性，又注重内容上的实用性，最后简单讨论了微小光学今后的发展动向。
　　《微小光学与微透镜阵列》可供光纤通信、变折射率光学、微纳光学、光纤传感技术、集成光子学等领域的科技工作者、工程技术人员参考，也可供高等院校有关专业的老师、研究生和高年级学生阅读参考。

序
前言
第1章 从宏观光学到微小光学
1.1 宏观光学与微小光学
1.1.1 宏观光学
1.1.2 微小光学
1.1.3 纳米光学
1.2 微小光学的研究内容
1.2.1 微系统
1.2.2 微小光学的研究领域
1.3 尺度效应带来的特殊问题
1.4 微小光学的发展
参考文献

第2章 向量波动方程和光线方程
2.1 麦克斯韦方程和程函方程
2.1.1 麦克斯韦方程
2.1.2 程函方程
2.2 向量波动方程式
2.2.1 基本方程式
2.2.2 基本方程式的解
2.3 标量波动方程
2.4 抛物线型波动方程式
2.5 光线方程式
2.6 光线方程的微分形式
2.7 光学哈密顿正则方程
2.8 在圆柱坐标系下的光线方程
2.9 光线方程的积分形式
2.10 光线光学与波动光学
参考文献

第3章 径向变折射率透镜的光线轨迹及成像特性
3.1 光线轨迹的一般解
3.2 在径向变折射率透镜中的光线轨迹
3.3 特殊情况下的光线轨迹
3.3.1 光线平行入射和平行出射情况
3.3.2 光线平行入射和出射光聚焦在出射端面上
3.4 径向变折射率透镜中光线轨迹的一般解
3.4.1 子午光线的轨迹
3.4.2 抛物线型折射率分布透镜中的光线轨迹
3.4.3 双曲线正割折射率分布透镜中的光线轨迹
3.5 径向变折射率透镜的成像特性
3.5.1 光线追跻方法
3.5.2 光线矩阵方法
3.5.3 径向变折射率透镜的成像特性与透镜长度的关系
3.6 径向变折射率透镜的数值孑L径
3.7 球形端面的径向变折射率透镜的成像特性
3.7.1 成像光线矩阵
3.7.2 近轴光学成像特性
3.8 径向锥形变折射率透镜的光线轨迹和成像特性
3.8.1 光线轨迹方程
3.8.2 锥形变折射率透镜的成像光线矩阵
3.8.3 近轴成像特性
3.8.4 锥形变折射率光纤的制作
3.9 聚合物径向变折射率透镜
3.9.1 制作工艺
3.9.2 最佳制作工艺条件分析
3.9.3 聚合物径向变折射率透镜的光学特性
参考文献

第4章 变折射率透镜的傅里叶变换和成像特性
4.1 光学脉冲响应函数
4.2 薄径向变折射率透镜的傅里叶变换和成像特性
4.2.1 薄径向变折射率透镜的位相调制函数
4.2.2 薄径向变折射率透镜的傅里叶变换性质
4.2.3 薄径向变折射率透镜的成像特性
4.3 径向变折射率透镜的傅里叶变换和成像特性
……
第4章 变折射率透镜的傅里叶变换和成像特性
第5章 轴向变折射率透镜的光线轨迹和成像特性
第6章 球向变折射率透镜
第7章 变折射率平面微透镜阵列
第8章 光刻热熔微透镜阵列
第9章 光敏热处理型微透镜阵列
第10章 异形孔径径向变折射率透镜及阵列
第11章 异形孔径变折射率平面微透镜阵列
第12章 阵列光学理论
第13章 掩埋式变折射率玻璃光波导
第14章 变折射率透镜像差分析和改善像差特性的方法
第15章 光学微加工技术
第16章 光束整形中的微小光学元件
第17章 光子晶体光纤
第18章 微纳光学纤维
本书名词中英对照索引