具体描述
本书介绍了信号与系统的基本概念、离散时间信号与系统的时域分析、Z域分析，离散傅里叶变换及其快速算法，数字滤波器设计等内容，并介绍了利用软件（Matlab或C语言）和专用硬件（DSP芯片）实现信号处理分析的方法。
现代光学导论：基础理论与前沿应用 书籍定位与内容概述： 本书旨在为理工科高年级本科生、研究生以及从事光学相关领域研究与工程的技术人员提供一部全面、深入且与时俱进的现代光学教材。我们力求在系统阐述经典光学核心理论的基础上，重点聚焦于21世纪以来光物理、光电子技术和光信息科学等领域取得的重大突破及其工程实现。本书结构清晰，理论推导严谨，同时注重与实际应用的结合，旨在培养读者扎实的理论功底和解决复杂光工程问题的能力。 全书内容涵盖了从电磁波的波动性质到光与物质相互作用的微观机制，再到复杂光学系统的设计与分析。我们避免陷入纯粹的数学推导，而是着重于物理图像的建立和工程背景的阐述，确保读者能够深刻理解每一个光学现象背后的物理本质。 第一部分：波动光学基础与几何光学回顾（The Foundations of Wave Optics） 本部分将以麦克斯韦方程组为出发点，严格推导光作为电磁波的性质。 第一章：电磁场与光波 详细讨论光在各向同性、各向异性介质（如晶体）中的传播特性。引入亥姆霍兹方程，并求解自由空间、理想导体和理想电介质中的平面波、球面波解。着重探讨波前的概念及其在光束传播中的重要性。 第二章：光的干涉与衍射 系统回顾惠更斯-菲涅耳原理，并基于角谱理论（Angular Spectrum Theory）对衍射现象进行精确描述。重点分析菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的适用条件及物理意义。在干涉部分，不仅讨论杨氏双缝等经典实验，更深入探讨空间相干性和时间相干性的量化描述，并引入数字相干光学成像的基本思想。 第三章：偏振光学与光束整形 深入探讨光的偏振态，使用琼斯矩阵和穆勒矩阵描述线偏振、圆偏振和椭圆偏振的转换过程。详细分析了波片、偏振片等基本光学元件的工作原理。本章的重点延伸至高斯光束的偏振特性，以及偏振在光学传感和液晶显示技术中的关键作用。 第二部分：光与物质的相互作用及量子光学基础（Light-Matter Interaction and Quantum Optics） 本部分是连接经典光学与现代光电子技术的桥梁，侧重于理解光子与原子、分子能级间的能量交换过程。 第四章：光的吸收、发射与散射 从能级跃迁的角度，详细阐述吸收、自发辐射和受激辐射的概率理论，这是激光技术的核心基础。深入讲解拉曼散射、瑞利散射和汤姆逊散射的物理机制，并介绍它们在材料分析中的应用。 第五章：非线性光学导论 非线性光学是现代激光技术发展的关键驱动力。本章系统介绍二阶和三阶非线性效应，包括倍频（SHG）、和频产生（SFG）和参量过程。重点讨论相位匹配（Phase Matching）的原理及其对非线性过程效率的影响，为超快光学和高次谐波产生奠定理论基础。 第六章：量子光学导论 本章引入光子的概念，并简要概述量子电动力学（QED）的初步思想。探讨单光子源、光子纠缠的基本概念，并引入光量子信息处理中的基本操作，如贝尔态的制备与测量，为量子通信和量子计算的物理基础做铺垫。 第三部分：先进光学系统与工程实现（Advanced Optical Systems and Engineering） 本部分聚焦于现代光学系统中的关键技术，强调理论与工程的紧密结合。 第七章：激光原理与器件 全面介绍谐振腔的理论（稳定性分析、模式结构），增益介质的特性（如半导体、光纤和固体介质）。详细分析不同类型的激光器（如连续波激光器、脉冲激光器）的工作特性、性能参数（如光束质量M²因子、线宽）。特别引入飞秒激光产生（如锁模技术）的物理机制和工程实现。 第八章：光纤光学与导波理论 系统分析光在介质波导中的传输特性。详细推导阶跃型和渐变型光纤的模式场分布、有效折射率、色散（模间、材料和波导色散）及其对信号传输速率的影响。重点介绍光纤放大器（如EDFA）的原理和光纤通信中的关键技术。 第九章：光学成像与传感 本章探讨了高分辨率成像的极限和克服衍射极限的手段。详细分析衍射极限（Abbe Limit）和数值孔径（NA）对成像质量的影响。深入研究傅里叶光学在成像系统分析中的应用，并介绍现代光学成像技术，如计算成像（Computational Imaging）和计算层析成像（CT）。 第十章：薄膜光学与镀膜技术 介绍介质薄膜的反射和透射特性，基于矩阵方法分析多层膜结构。重点讨论增透膜、高反膜、分束镜和窄带通滤波器的设计原理，以及磁控溅射、电子束蒸发等关键镀膜工艺。 全书特色： 1. 理论深度与广度的平衡： 确保经典理论的严谨性，同时紧跟非线性光学、量子光学和超快光学的最新进展。 2. 工程导向性强： 每一章节的关键概念都配有典型的工程应用实例，如激光加工、光纤传感网络、生物医学成像等。 3. 丰富的图示与例题： 配备大量高质量的示意图和详细的数学推导步骤，辅以具有挑战性的习题，帮助读者巩固知识。 4. 前沿技术追踪： 引入了如超表面（Metasurfaces）和光子晶体等新兴领域的基础概念，以满足未来光子学研究的需求。 本书适合作为高等院校物理学、电子信息工程、材料科学、精密仪器等专业的高级教材或参考书，是深入探索光科学世界的必备工具书。
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