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出版者:電子工業

作者:丁煒

出品人:

頁數:303

译者:

出版時間:2007-8

價格:27.00元

裝幀:

isbn號碼:9787121047244

叢書系列:

圖書標籤:

• 過程控製
• 儀錶
• 自動化
• 工業控製
• 傳感器
• 執行器
• 測量
• 控製係統
• 儀器儀錶
• 工業儀錶

現代光學與量子信息技術 本書深入探討瞭現代光學領域的前沿進展以及與量子信息技術緊密結閤的前沿理論與實驗技術。全書內容聚焦於光與物質相互作用的基本原理、光場調控的先進方法，以及在信息傳輸、存儲和計算等領域中量子特性的應用潛力。 第一部分：基礎理論與光場調控 第一章：電磁波理論與波動光學基礎 本章首先迴顧瞭麥剋斯韋方程組在介質中的應用，重點闡述瞭平麵波、球麵波的性質及其在摺射和反射中的幾何光學近似。隨後，詳細介紹瞭光波的偏振態（包括綫偏振、圓偏振和橢圓偏振）的數學描述，並討論瞭瓊斯矩陣在偏振分析中的應用。本章的重點內容是波動光學理論，包括光的乾涉（雙縫乾涉、薄膜乾涉）和衍射（單縫、圓孔衍射、夫琅禾費衍射與菲涅耳衍射）的基本原理、數學模型和實驗觀察。此外，本章還引入瞭傅裏葉光學，闡述瞭透鏡作為傅裏葉變換器的作用，這為後續的空間濾波和全息技術奠定瞭理論基礎。 第二章：非綫性光學現象與材料 非綫性光學是現代光電子技術的核心。本章首先介紹瞭介質極化強度與入射光強之間的非綫性關係，推導瞭二階和三階非綫性極化項。重點深入分析瞭重要的二階非綫性過程，如倍頻（Second Harmonic Generation, SHG）、和頻産生（Sum Frequency Generation, SFG）和參量下轉換（Optical Parametric Generation, OPG）。對於三階非綫性效應，著重討論瞭自相位調製（Self-Phase Modulation, SPM）、交叉相位調製（Cross-Phase Modulation, XPM）以及四波混頻（Four-Wave Mixing, FWM）。本章還涵蓋瞭光與物質相互作用中的非綫性材料特性，包括周期性極化材料（PPLN, PPLT）的設計與應用，以及光縴中非綫性效應的建模與抑製策略。 第三章：光場整形與超快光學 本章專注於如何精確地控製和塑造光場的時域和空域特性。在空域方麵，詳細介紹瞭空間光調製器（Spatial Light Modulators, SLM）的工作原理、驅動技術及其在波前整形、計算全息成像中的應用。在時域方麵，本章的核心是超快光學。我們首先討論瞭飛秒脈衝的産生機製，特彆是鎖模技術（如剋爾透鏡鎖模和半導體可飽和吸收鏡鎖模）。隨後，詳細分析瞭色散管理在超短脈衝形成和傳輸中的關鍵作用，包括群速度色散（GVD）和高階色散（HOD）的補償技術。本章還涉及自聚焦和絲狀傳播（Filamentation）等強場光學現象。 第二部分：量子光學與信息前沿 第四章：量子光學的基本概念與相乾性 本章將讀者從經典電磁波理論引導至量子光學的範疇。首先闡述瞭光的量子化概念——光子，以及光子在量子力學描述下的特性。重點討論瞭光的量子統計特性，包括相乾光（泊鬆統計）、熱源光（負二階關聯函數）以及壓縮態光（Squeezed States）的生成與測量，特彆是反壓縮態對測量噪聲的抑製作用。本章還深入講解瞭光場相乾性的分類——時間相乾性（單色性）和空間相乾性（橫嚮相乾性），並引入瞭光場關聯函數（一階和二階）作為量化相乾性的數學工具。 第五章：量子糾纏態的製備與錶徵 量子糾纏是量子信息處理的核心資源。本章詳細介紹瞭製備雙光子或多光子糾纏態的實驗方法，主要集中在基於自發參量下轉換（SPDC）和自發四波混頻（SFWM）的源製備技術。對糾纏的錶徵是關鍵，本章詳細講解瞭貝爾不等式的實驗檢驗，如何通過測量光子偏振或動量自由度的關聯性來驗證量子非定域性。此外，本章還探討瞭製備高純度、高亮度糾纏源的技術挑戰，以及利用糾纏進行量子隱形傳態（Quantum Teleportation）的基本方案。 第六章：量子測量與傳感 本章關注如何利用量子特性提高測量的靈敏度和精度。首先介紹瞭量子增強測量（Quantum Enhanced Metrology）的基本思想，即如何利用壓縮態光或糾纏態來突破標準量子極限（SQL）。詳細分析瞭諾姆圖（NOON態）在乾涉測量中的應用及其相對於經典極限的優勢。本章還涵蓋瞭量子成像技術，包括基於糾纏源的空間關聯成像和鬼影成像（Ghost Imaging）原理，闡述瞭這些技術在弱光成像和穿透散射介質成像中的潛在優勢。 第七章：量子計算與光子實現 作為量子信息技術的最終目標之一，本章探討瞭基於光子的量子計算模型。詳細介紹瞭綫性光學量子計算（LOQC）的理論框架，特彆是基於伯納德-歐布賴特-斯蒂芬森（BOE）範式和測量導緻量子計算（MBQC）的原理。本章分析瞭單光子源、高效單光子探測器以及綫性光學元件在實現通用量子門操作中的角色。此外，還對比瞭矽基光子芯片、鈮酸鋰平颱等集成光子學平颱在擴展可擴展量子計算架構方麵的工程挑戰與進展。 第八章：量子密鑰分發與安全通信 本章聚焦於量子技術在信息安全領域的應用——量子密鑰分發（Quantum Key Distribution, QKD）。深入闡述瞭基於BB84協議的原理、實驗實現和抗竊聽能力。對基於誘騙態（Twinkling State）和製備-測量方案的實際QKD係統進行瞭詳細分析，包括其在遠距離傳輸中的損耗限製和糾錯機製。本章還探討瞭後量子密碼學（PQC）與量子通信的結閤，以及全光網絡中量子中繼器（Quantum Repeater）的必要性與技術路綫。 結論與展望 全書總結瞭現代光學嚮量子信息領域轉化的曆史脈絡，並對未來在光量子芯片集成、室溫量子存儲、以及大規模量子網絡構建等方麵的挑戰和機遇進行瞭展望。本書旨在為從事光電技術、量子物理以及信息科學的研究人員和高年級學生提供一個全麵、深入且具有前瞻性的參考資源。

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评分☆☆☆☆☆

我購買這本書主要是衝著它對“自整定技術”的深入剖析。市麵上很多書對自動調節器的參數整定都是一筆帶過，但這本書花瞭大量的篇幅介紹瞭Ziegler-Nichols法、Smith預估器以及現代基於模型的自整定算法。我一直在試圖理解，在麵對強耦閤、大滯後過程時，如何快速、安全地完成參數的在綫優化。書中對不同算法的優缺點和適用範圍的對比分析非常到位，甚至提到瞭在嵌入式係統中實現這些算法時的資源限製問題。這說明作者不僅僅停留在理論層麵，而是真正深入到工程實現的最底層。我特彆希望未來能看到關於非綫性控製，比如滑模控製在變參數過程中的應用案例，這本書的理論基礎已經為我探索更前沿的控製方法打下瞭堅實的基礎。

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這本書的敘事風格非常平易近人，雖然主題是技術硬核的“過程控製”，但作者似乎非常善於用生動的比喻來解釋抽象的概念。我感覺不像是在啃一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的老師在耐心點撥。特彆是講解到“反饋”和“前饋”控製的哲學差異時，那種娓娓道來的方式，讓我原本有些模糊的認識豁然開朗。書中對“控製係統的人因工程”也有所涉及，強調瞭在設計報警係統時，如何避免信息過載，這在當今強調安全生産的環境下尤為重要。我非常欣賞這種人文關懷與工程技術的結閤。如果能再多增加一些不同行業（比如生物製藥或半導體製造）的特定控製挑戰和解決方案，這本書的適用範圍會更廣。

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說實話，這本書的學術深度相當可觀，感覺更像是為專業工程師和研究生量身定製的教材。我對其中關於“模型預測控製（MPC）”的章節非常感興趣，這部分內容往往是衡量一本過程控製書籍是否真正“硬核”的關鍵。作者在理論推導上毫不含糊，嚴謹的數學模型和清晰的算法描述，讓我能一步步跟進復雜的控製律是如何建立起來的。不過，對於初學者來說，可能需要一些紮實的微積分和綫性代數基礎纔能完全領會其精髓。我尤其欣賞作者在講解復雜算法時，能夠穿插一些曆史背景和不同學派的觀點對比，這使得閱讀過程不再是枯燥的公式堆砌，而更像是一場思想的碰撞。我希望作者能在後續的版本中，增加更多關於魯棒性分析和係統辨識方法的詳細實例，這樣對於解決實際工程中不確定性問題會非常有幫助。

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這本書的實用性是我最看重的一點。我更傾嚮於那些能夠直接指導我動手實踐的書籍，而不是純理論的探討。這本書在“現場儀錶選型與安裝規範”這一塊做得相當紮實，從孔闆流量計的開孔角度到熱電偶的冷端補償原理，講解得細緻入微。我正在負責一個小型水處理站的升級改造項目，對於如何選擇耐腐蝕性強、響應時間快的pH傳感器，這本書裏提供的選型指南簡直是雪中送炭。我注意到書中提到瞭好幾種不同廠傢的産品對比，這非常貼近真實的工作場景。唯一的遺憾是，關於故障診斷和遠程監控的軟件界麵截圖稍顯陳舊，期待未來能看到更多基於現代HMI/SCADA平颱的交互設計案例，畢竟人機交互的效率對於操作人員的決策至關重要。

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這本書的封麵設計得相當有特色，封麵上那張復雜的控製迴路圖，一下子就抓住瞭我的眼球。我一直對工業自動化領域抱有濃厚的興趣，尤其是那些精密的傳感元件和執行機構，它們如何協同工作，將物理世界的信號轉化為可操作的控製指令，對我來說充滿瞭神秘感。我翻開目錄，看到“信號處理基礎”、“模糊邏輯控製”和“高級PID調參”這些章節時，心裏一陣激動。我特彆想深入瞭解一下分布式控製係統（DCS）的最新架構和應用案例，特彆是那些涉及安全儀錶係統（SIS）的集成方案。這本書的排版清晰，圖錶質量很高，能讓人迅速抓住核心概念。我期望它能提供一些實際工程中的案例分析，比如在化工過程優化中，如何通過優化控製策略來提高收率並降低能耗。如果能加入一些關於物聯網（IoT）技術在過程控製領域的前沿應用，那就更完美瞭。

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