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出版者:机械工业出版社

作者:荣雅君 余琼芳 主编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1995-6-9

价格:17.50元

装帧:

isbn号码:9787111045847

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
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• 电路分析
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• 半导体
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• 嵌入式系统
• 电子设计

好的，这是一份关于一本名为《数字电子技术》之外的图书的详细简介，力求内容详实、自然流畅，不含任何与“人工智能”或“生成”相关的词汇： --- 书名：《现代光学系统设计与应用》 导言：跨越可见光，探索信息的极限 《现代光学系统设计与应用》是一部全面而深入的专著，旨在为工程技术人员、科研人员以及高年级学生提供一个理解和掌握当代光学系统设计、分析与实践的权威指南。本书的视角聚焦于如何利用光的波动性和几何特性，构建出能够解决复杂现实问题的先进系统，涵盖了从基础理论到前沿应用的全过程。它不仅仅是对光学基础知识的简单罗列，更是强调将物理原理转化为可实现、可优化的工程解决方案的能力。 本书的编写基于对当前光学领域发展趋势的深刻洞察，尤其关注了在精密仪器、先进制造、生物医学成像和光通信等高新技术领域对高性能光学系统日益增长的需求。我们力求在保持严谨的数学推导和物理图像清晰度的同时，融入大量的实际案例分析，确保理论知识能够有效地指导工程实践。 第一部分：光学基础与系统建模 (The Foundations of Optical System Modeling) 本部分是全书的基石，系统地回顾并深化了读者对经典光学理论的理解，并着重于如何将这些理论转化为可用于系统建模的数学框架。 第一章：电磁波理论在光学中的应用 本章首先从麦克斯韦方程组出发，推导了电磁波在各向异性、非均匀介质中的传播规律。重点讨论了光场的偏振态描述（琼斯矩阵与穆勒矩阵），以及光束的有效模式，特别是高斯光束的特性及其在自由空间和光纤中的传输。此外，还深入探讨了光的衍射理论，从惠更斯-菲涅耳原理到更适用于数值计算的角谱传播方法，为后续的系统仿真奠定基础。 第二章：几何光学与成像理论 几何光学作为宏观系统设计的第一步，在本章中被重新审视。内容包括精确的光线追迹方法、像差理论的系统化分类（如谢尔伯克法），以及对高阶像差的识别与校正策略。着重讲解了基于矩阵光学的三阶像差分析，并介绍了现代光学设计软件中常用的优化算法，如随机搜索与梯度下降法的结合应用。对于复杂曲面（如自由曲面），本章还提供了基于射线束微分的建模方法。 第三章：光学系统设计流程与公差分析 本章是连接理论与实践的关键桥梁。它详细阐述了一个完整光学系统从规格定义到最终实现的工程流程：需求分析、概念设计、优化设计、制造评估与公差分析。在公差分析部分，本书采用了蒙特卡洛模拟与灵敏度分析相结合的方法，评估了环境因素（如温度、振动）和制造误差对系统性能指标（如MTF、RMS像差）的影响，并提出了切实可行的容差分配方案。 第二部分：先进光学元件与技术 (Advanced Optical Components and Techniques) 在掌握了基础系统设计后，本部分转向对构成现代光学系统的关键功能性元件及其前沿技术的深入探讨。 第四章：精密光学元件的制造与检测 本章深入探讨了现代精密光学加工技术，包括超精密金刚石车削、离子束抛光（IBS）和磁流变抛光（MRF）。重点分析了不同加工方法对表面粗糙度、内部应力和残余形貌的影响。在检测方面，详细介绍了基于干涉仪（如相移干涉仪）的高精度面形测量技术，以及如何利用傅里叶光学原理对光学元件的离焦和倾斜误差进行识别和量化。 第五章：衍射光学与微纳结构 衍射光学元件（DOE）因其紧凑性和多功能性，在现代系统中扮演着越来越重要的角色。本章详细介绍了菲涅尔衍射元件、全息元件的设计原理。随后，深入探讨了基于严格耦合波理论（RCWA）的表面等离子体激元结构（SPR）和超表面（Metasurfaces）的设计与优化，特别是如何利用这些结构实现对光场振幅、相位和偏振的亚波长尺度的精确调控。 第六章：空间光调制器与自适应光学 自适应光学系统是实现远距离传输和高分辨率成像的关键技术。本章详细分析了用于波前校正的压电驱动变形镜（DM）的工作原理、响应带宽和校正能力。同时，重点介绍了基于夏克-哈特曼波前传感器的实时波前测量技术，以及与之配套的控制算法，包括快速傅里叶变换（FFT）算法在实时相位重构中的应用。 第三部分：典型光学系统的应用工程 (Application Engineering of Typical Optical Systems) 本部分将理论与技术融会贯通，通过对几种关键应用领域的深入剖析，展示现代光学系统的设计与实现。 第七章：高分辨率显微成像系统 本章聚焦于如何突破传统衍射极限，实现超分辨成像。内容涵盖了多种技术路径，包括：点扩展函数工程（PSF Engineering）、受激发射损耗（STED）原理、结构光照明（SIM）技术。在系统设计上，重点讨论了深空物镜的设计原则，包括如何有效控制色差和场曲，以确保在宽视场下依然保持高数值孔径的性能。 第八章：激光束整形与光束质量控制 激光系统是许多工业和科研应用的核心。本章讨论了如何将非均匀的激光束整形为具有特定强度分布（如平顶光束、艾里光束）的光束。详细分析了使用相位屏和像空间/物空间整形器的原理，并引入了“光束质量因子”（M²）的精确测量方法及其在激光传输系统中的意义。 第九章：自由曲面在复杂系统中的集成 自由曲面（Freeform Surfaces）是解决传统球面和非球面难以解决的复杂光路问题的终极工具。本章集中探讨了如何利用Zernike多项式或NURBS曲面来描述和优化自由曲面。特别强调了非对称系统中的像差耦合问题，并展示了如何通过迭代优化方法，实现对系统体积、重量和整体性能的协同优化。 结论：面向未来的光学工程 全书的最后部分对现代光学系统设计中面临的挑战与未来方向进行了展望，包括人工智能在光学设计中的辅助优化、极端环境下的光学系统鲁棒性设计，以及微纳光学与光电子学的深度融合趋势。本书旨在激发读者在理解现有技术的基础上，勇于探索和创新，推动光学工程领域向前发展。 ---

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这本书的叙事风格，我个人感觉是带着一股冷静而坚定的学究气息，它极少使用那种为了迎合大众而堆砌的“流行语汇”，而是专注于用最精确的语言描述最精确的概念。在涉及半导体器件基础和MOS管工作原理的部分，作者的态度是极其严谨的，他没有回避其中的物理学深度，而是选择了一种“够用即止”的平衡点。例如，在阐述PN结的特性时，它会给出关键的物理模型，但马上就会将讨论的重点拉回到对这个模型在数字开关应用中的宏观影响上，避免读者陷入纯粹的固体物理泥潭。这种对知识边界的精准把握，使得本书的实用价值大大提升。读到这些章节时，我仿佛能感受到作者那种对技术细节的苛求，每一个参数、每一个阈值电压的讨论，都透露着严谨的工程伦理。对于已经有一些基础知识背景的读者来说，这本书无疑提供了一个深入理解“为什么芯片是这样制造出来”的绝佳视角，它揭示了从材料层面到逻辑门层面的连续性与统一性，让人对半导体工艺的精妙叹为观止。

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整本书读完后，我最大的感受是它提供了一种“内化”知识的途径，而不是简单的信息灌输。这主要归功于它在习题设计上的高明之处。这些练习题并非简单的计算或公式套用，它们大多是开放式或需要综合运用多个章节知识的“小设计挑战”。有些题目会要求你设计一个特定的状态机来解决一个现实中可能会遇到的同步问题，有些则会让你比较两种不同编码方式在特定噪声环境下的抗干扰能力。解答这些问题时，我发现自己不再仅仅是机械地套用书中的公式，而是开始主动构建自己的数字系统模型，尝试去预判不同设计选择可能带来的连锁反应。特别是书中对同步时序问题的讨论，那种对“毛刺”和“亚稳态”的细致刻画，让我对高速数字系统中的时间概念有了全新的认识——在这些系统中，时间本身就是一种需要被严格控制的资源。这本书的价值，不在于它给了多少现成的答案，而在于它通过一系列精巧的设计，成功地将读者从一个知识的接收者，塑造成了一个具备独立分析和解决数字系统问题的“工程师”。

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相比于市面上很多侧重于特定微处理器架构的参考书，这本书的魅力在于其对“通用原理”的深刻挖掘。它更像是一部关于数字思维的“宪法”，而不是某一具体政权的法律条文。在论及存储器设计时，作者并没有把篇幅过多地集中在DRAM或SRAM的某一种特定工艺实现上，而是花费大量篇幅讲解了锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop）的本质区别、时钟同步的挑战以及如何通过优化这些基本单元来实现更高密度的存储。这种聚焦于底层逻辑和时序控制的讲解，使得读者在面对任何新的存储技术或设计规范时，都能迅速抓住其核心的挑战所在。此外，书中对测试和故障诊断的章节处理得非常出色，它没有仅仅停留在理论上的可测试性设计（DFT），而是结合了实际生产中的扫描链插入、边界扫描等技术，让读者意识到，一个能完美工作的电路和一个能被可靠制造和检验的电路之间，存在着巨大的工程鸿沟。这种对全生命周期考量的态度，是很多纯理论书籍所缺乏的宝贵财富。

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这本书的精妙之处，在于其对复杂系统的庖丁解牛式的解构能力。我尤其欣赏作者在讲解组合逻辑和时序逻辑这两大核心板块时所采用的递进式教学策略。当你以为你已经掌握了基础的加法器设计时，紧接着书中便会抛出更具挑战性的并行处理结构，并细致地分析了不同结构在速度、功耗和面积上的权衡。这种“提出问题—分析限制—提供最优解”的论述模式，极大地培养了读者的系统思维能力。更值得称赞的是，书中对各种经典集成电路如译码器、多路选择器等，不仅给出了标准图解，还配以大量的实际应用案例——从简单的数字显示到更复杂的控制单元，无不展现出理论与实践紧密结合的特点。这些案例并非简单的理论复述，而是充满了“为什么是这样设计”的深层思考。阅读这些章节时，我常常需要停下来，拿起笔在草稿纸上重画几次结构图，以确保自己真正理解了信号流动的每一个环节。这种强迫读者主动思考、反复推敲的阅读体验，远胜于那些只罗列公式和结论的教材，它真正教会了我们如何“设计”，而非仅仅是“识别”电路。

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这本书，拿到手里，首先就被它厚实的重量和扎实的装帧吸引了。封面设计简约而不失专业感，色调沉稳，一看就知道是面向严肃学习者的。我带着一种对未知领域的敬畏感翻开了第一页，期望能在这本厚重的书里找到通往某个技术殿堂的阶梯。内容上，开篇部分的处理非常到位，它没有急于抛出复杂的电路图或晦涩的理论公式，而是先用一种非常直观的方式勾勒出了整个学科的宏观图景。作者似乎深谙初学者的心理，通过对基础概念——比如逻辑门、布尔代数这些“砖瓦”的细致拆解，搭建起了一个坚实的地基。特别是对这些基本概念的历史演变和实际应用场景的穿插描述，让原本枯燥的理论变得有血有肉起来。我印象特别深刻的是，书中对“抽象化”这一核心思想的阐述，它用生活中的例子来类比，帮助我们理解如何从物理实体过渡到抽象的逻辑模型，这一点对我这种偏向直觉思考的人来说，简直是醍醐灌顶。整段阅读下来，感觉像是在一位经验丰富的老工程师的带领下，小心翼翼地迈出了探索现代电子世界的第一步，既踏实又充满了对后续知识的好奇与期待。

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