光电子学与光子学原理与实践

光电子学与光子学原理与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:S. O. Kasap
出品人:
页数:548
译者:
出版时间:2013-5
价格:79.00元
装帧:平装
isbn号码:9787121202933
丛书系列:
图书标签:
  • 英语
  • 电磁场与电磁波
  • 机器
  • 原版教材
  • 光子学
  • 中国
  • 2013
  • 1
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  • 激光
  • 光电器件
  • 光通信
  • 光物理
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  • 应用光学
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具体描述

本书的主要内容包括光的波动特性,介质波导和光纤,半导体科学基础和LED,光放大器和激光器,光探测器和图像传感器,光的偏振和调制等。每个章节除了基本的题材,还给出一些附加主题适当介绍先进技术和产品化光电子器件实例,扩大和深化读者对基本内容的理解。该书力求采用尽可能少的数学推导而强调通过物理概念来说明原理,提供了许多例题,使得课本概念与实际器件相联系,也提供了大量的练习题。

好的,以下是一本名为《光学系统设计与工程应用》的图书简介,该书聚焦于现代光学系统的理论基础、设计方法与实际工程应用,旨在为光学工程师、科研人员以及相关领域的高级学生提供一本系统而实用的参考资料。 --- 图书简介:《光学系统设计与工程应用》 1. 概述与定位 《光学系统设计与工程应用》 是一部全面、深入探讨现代光学系统设计、分析、优化与制造实现的技术专著。本书内容紧密结合当前光电工程领域的前沿需求,特别关注复杂光学系统的集成化、智能化与高性能化发展趋势。 本书摒弃了传统教材中过于侧重基础几何光学和物理光学的理论推导,转而将重点放在如何将这些基础理论有效地转化为实际可行的工程解决方案上。它不仅是光学理论的展示平台,更是光学工程实践的路线图。全书结构严谨,逻辑清晰,力求在理论深度与工程实用性之间找到完美的平衡点。 2. 内容结构与核心章节 本书共分为五大部分,覆盖了光学系统从概念提出到最终产品实现的全生命周期过程: 第一部分:光学系统基础理论与建模 本部分首先回顾了现代光学系统设计所需的核心基础知识,但视角独特,强调其在工程中的应用价值。 (1.1)光束传播与分析: 深入探讨了高斯光束的性质、扩展理论,以及在不同介质中传播时的相位和强度分布。重点阐述了ABCD矩阵法在描述系统传输特性时的局限性与扩展应用,并引入了基于波动光学理论(如角谱法和菲涅尔/夫琅禾费衍射积分)的精确光场传播模型。 (1.2)成像系统性能评价标准: 详细分析了调制传递函数(MTF)、点扩散函数(PSF)、能量集中度(Encircled Energy)等关键性能指标的物理意义和计算方法。引入了杂散光分析的基础理论,包括杂散光来源的分类与初步量化方法。 (1.3)光学元件的物理特性与公差: 不仅讨论了标准光学玻璃的色散、吸收特性,更详细分析了先进材料(如高折射率玻璃、非球面光学材料)的特性。系统性地介绍了光学元件制造公差、装配公差对系统性能的敏感性分析方法,为后续的公差分配奠定基础。 第二部分:经典与现代光学系统设计 本部分是本书的核心,详细介绍了主流光学系统的设计流程与关键技术。 (2.1)折射系统设计: 覆盖了单透镜成像原理到复杂多镜组(如变焦系统、微型化系统)的设计流程。特别强调了优化方法论,包括靶函数的建立、变量选择、约束条件的设定以及局部/全局优化策略的选择。 (2.2)反射与折反系统设计: 深入讲解了卡塞格林、施密特、牛顿等经典反射系统的结构特点与优缺点。重点论述了离轴三反系统的设计原理,包括二次曲面(如椭球、双曲面)的构造方法和系统优化,这对大视场、高分辨率系统的设计至关重要。 (2.3)非球面光学元件的应用: 详细介绍了设计和加工非球面镜片的必要性。阐述了自由曲面(Freeform Optics)的设计原理,以及如何利用其简化光路、校正像差(如场曲、畸变)的工程实例。 第三部分:先进光学系统与特种应用 本部分面向对高性能和特定功能有需求的工程应用。 (3.1)衍射光学元件(DOE)集成设计: 阐述了全息波前整形、相位板(Phase Plate)的设计原理,以及如何将其与传统透镜组合以实现色差校正或特殊光束整形功能。讨论了DOE的制造限制及其与折射元件的耦合优化技术。 (3.2)光电成像系统集成: 重点讨论了图像传感器(CCD/CMOS)与光学系统的接口问题。包括像素尺寸对MTF的影响、量子效率(QE)的匹配、以及电子学噪声在系统总噪声预算中的分配。 (3.3)激光系统中的光学元件: 探讨了高功率激光传输中涉及的热透镜效应、损伤阈值(LIDT)的评估与设计对策。涵盖了腔内光学元件的布局和激光束整形技术。 第四部分:系统公差分析与优化实现 这是连接理论设计与实际制造的关键环节。 (4.1)蒙特卡洛(Monte Carlo)公差分析: 详细介绍了如何基于统计学方法对系统参数(元件位置、曲率半径、材料参数)进行随机化处理,以评估系统在批量生产中的性能分布。 (4.2)敏感度分析与公差分配: 教导读者如何通过一次灵敏度分析,识别出对系统性能影响最大的设计参数,并据此制定合理的、成本效益最优的制造公差分配方案。 (4.3)系统装调(Alignment)工程: 涵盖了实际装配过程中光轴对准、像面找平的技术。介绍了利用波前传感器、激光光束分析仪等仪器进行精确调校的流程与标准。 第五部分:软件工具与流程管理 本部分聚焦于现代光学设计软件(如Zemax, Code V等)的使用技巧,强调设计流程的规范化管理。 (5.1)高级优化技术: 探讨了序列光线追迹与全局优化算法的结合使用,以及如何利用序列光线追迹结果指导物理光学分析的效率提升策略。 (5.2)热光学设计与分析: 介绍了如何建立包含温度场分布的热模型,并将其与光学模型耦合(Thermal-Optical-Mechanical,TOM耦合分析),预测系统在工作温度变化下的性能漂移。 3. 适用读者对象 本书适合以下专业人士和学生: 从事光学仪器、精密测量、遥感、机器视觉、生物医学成像设备研发的光学工程师和系统集成工程师。 正在进行或计划进行复杂光学系统设计的科研人员和博士、硕士研究生。 需要深入理解光学系统设计流程与工程实现的工程技术人员。 4. 本书特色 1. 工程导向强: 每一章的设计方法均辅以详尽的工程案例分析,强调“如何解决实际问题”而非仅仅“如何推导公式”。 2. 强调非球面与自由曲面: 紧跟现代光学小型化、高性能化的趋势,对非球面和自由曲面的设计与公差控制进行了大量篇幅的阐述。 3. 侧重公差与实现: 大幅增加对公差分析、敏感度分析和装调工艺的讨论,确保读者能设计出可制造、可装配的系统。 4. 流程化教学: 系统地梳理了从规格定义到最终性能验证的完整工程流程,帮助读者建立全局观。 《光学系统设计与工程应用》致力于成为一本指导工程师们跨越理论与实践鸿沟的实用工具书。

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读后感

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用户评价

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这本书,说实话,我当初买的时候是抱着一种“看看就好”的心态。毕竟“光电子学与光子学”这几个字摆在那里,就感觉是那种硬核的、理论性极强的学科,我一个非本专业出身的,能读懂多少算多少。结果翻开第一页,我就被作者那深入浅出的讲解方式吸引住了。他没有一开始就抛出一堆公式和复杂的物理概念,而是从一些非常直观的现象入手,比如为什么我们会看到彩虹,或者激光笔的光为什么能那么聚焦。这些例子一下子就把我拉进了光学的世界,感觉不再是枯燥的教科书,而是一场探索光之奥秘的奇妙旅程。 尤其让我印象深刻的是关于光波的衍射和干涉部分。以前只知道这些是光学现象,但书中通过一些精心设计的实验演示和图示,让我对光的波动性有了更深刻的理解。作者的讲解逻辑非常清晰,一步一步地引导读者去思考,去理解为什么光会表现出这样的行为。我甚至能想象出那些实验的场景,仿佛亲身经历了光的奇妙舞蹈。而且,书中在解释一些概念的时候,会引用大量的历史背景和科学家的故事,这不仅让内容更生动有趣,也让我体会到了科学研究的艰辛与智慧。读着读着,我仿佛穿越了时空,与那些伟大的科学家们一同在知识的海洋里遨游。

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这本书的写作风格非常朴实,没有过多的华丽辞藻,但字里行间却透露着作者对光电子学和光子学的深刻理解和热情。我特别欣赏作者在讲解过程中所表现出的严谨态度,对于每一个概念、每一个公式,他都会给出清晰的定义和推导,确保读者能够真正理解其背后 the physics。 书中有一部分关于非线性光学的内容,我之前对这部分一直有些畏惧,总觉得非常抽象。但是作者通过一些生动的类比和简单的数学模型,把我引入了非线性光学的奇妙世界。他解释了为什么在强光照射下,物质的光学性质会发生变化,以及这些现象在光通信、光信息处理等领域的重要应用。读完这部分,我才真正体会到,原来光并非总是遵循“直线传播”那么简单,它也能展现出如此丰富多彩的“个性”。

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购买这本书,我主要还是想对光通信这个领域有一个更宏观的了解。毕竟现代社会,数据传输离不开光纤。而这本书,则为我打开了一个全新的视角。它不仅仅是讲了光纤传输的原理,而是将光通信置于整个光电子学和光子学的宏大框架下进行讲解。 书中对光纤的制造、光信号的产生、传输、接收以及相关的器件,都有着非常细致的介绍。我尤其喜欢关于光调制器和解调器那一块的讲解。作者用清晰的语言解释了如何将电信号编码到光信号中,以及如何在接收端将光信号解码回电信号。这让我意识到,看似简单的“网速快”,背后是多么复杂的科学与技术在支撑。而且,书中还探讨了光通信的未来发展趋势,比如更高带宽、更低延迟的下一代网络技术,这让我对未来的通信技术充满了期待。

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这本书的排版和插图设计也相当出色。我不太喜欢那些密密麻麻的文字,或者模糊不清的图表。但这本书的设计感很强,章节划分清晰,字体大小适中,阅读起来非常舒适。更重要的是,书中配有大量的精美插图和示意图,这些图不仅美观,而且能够直观地解释复杂的概念。 我记得在讲解光子晶体的时候,书中用了几个非常形象的比喻和三维的示意图,让我一下子就明白了光子晶体是如何“操控”光的。如果没有这些图,我可能需要花费更多的时间去理解。而且,作者在引述公式的时候,也都会配上简明的解释,告诉我这个公式的物理意义是什么,它在实际中有什么用。这对于我这样不擅长数学推导的读者来说,简直是救星。我能够清晰地感受到作者在尽力降低读者的学习门槛,让更多人能够走进光的世界。

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这本书的价值,我认为不仅在于它提供了扎实的理论知识,更在于它能够激发读者的思考和探索欲望。作者在讲解一些技术难点的时候,常常会抛出一些开放性的问题,或者提及一些尚未解决的挑战。 我记得在讲到光存储技术的时候,作者介绍了全息存储和二维光存储的原理,并对比了它们各自的优缺点。他并没有止步于对现有技术的介绍,而是进一步探讨了如何提高存储密度、降低读取时间等关键问题。这让我意识到,科学研究并非一成不变,而是不断进步和突破的过程。读完这本书,我感觉自己不再是被动地接受知识,而是开始主动地去思考,去质疑,去探索。

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这本书让我对光学这个领域有了全新的认识。我之前可能只是知道一些基础的光学原理,但这本书带我深入了解了光与物质相互作用的各种复杂现象,以及如何利用这些现象来设计和制造各种高性能的光电子器件。 我印象最深的是关于光检测器那一章节。作者详细介绍了不同类型的光电探测器的原理、特性和应用场景,比如光电二极管、光电倍增管和雪崩光电二极管。他不仅解释了它们是如何将光信号转化为电信号的,还对比了它们的灵敏度、响应时间和噪声特性。这对于我理解各种光学测量仪器的工作原理非常有帮助。我甚至可以根据书中的信息,去分析和比较不同应用场景下最适合的光检测器类型。

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说实话,我当初对“光子学”这个概念并没有特别清晰的认识,觉得它可能和“光电子学”差不多。但这本书让我明白,光子学更多的是从“光子”这个微观粒子的角度来理解和操控光,它能够实现许多光电子学难以企尔的创新。 书中关于量子光学的部分,虽然有些概念我还需要反复研读,但作者的引导让我能够窥见光子学在量子信息、量子传感等前沿领域的巨大潜力。比如,他解释了如何利用光子的纠缠态来实现安全的通信,或者如何利用光子的单光子特性来制造超灵敏的探测器。这些内容虽然听起来有些“科幻”,但作者却能给出相应的理论基础和实验依据,让我对这些未来的技术充满了好奇和向往。

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坦白说,我一直觉得物理类书籍要么就是过于晦涩难懂,要么就是过于浅显,缺乏深度。这本书却恰恰在这两者之间找到了完美的平衡点。作者在提供扎实的理论基础的同时,也非常注重实践的应用。他不仅讲解了各种光电子器件的工作原理,还给出了大量的实际应用案例,从光纤通信到医学影像,再到新能源技术,让我看到了光电子学和光子学在现代社会中无处不在的重要性。 我尤其喜欢书中关于半导体激光器和LED的部分。作者详细阐述了它们是如何发光的,以及不同类型器件的优劣势。他没有回避关键的技术细节,但又能够用一种我这个“门外汉”也能理解的方式呈现出来。更让我惊喜的是,书中还提到了光电子学在新兴技术领域的应用,比如量子计算和人工智能中的光学互连。这让我意识到,这门学科远比我之前想象的要更具前瞻性和发展潜力。每次读完一个章节,我都会对这个世界产生新的认知,感觉自己的视野被极大地拓宽了。

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这本书的内容非常全面,几乎涵盖了光电子学和光子学的主要分支。从基础的光学原理,到各种光电器件的设计与制造,再到前沿的光子技术应用,都做了详尽的阐述。 我尤其对书中关于光学成像和传感技术的介绍印象深刻。作者详细讲解了不同成像方式的原理,比如显微成像、干涉成像和计算成像,以及它们在科学研究和工程应用中的价值。他还介绍了各种光学传感器的类型,如光纤传感器、表面等离子体传感器等,以及它们在高精度测量和环境监测等领域的应用。这让我认识到,光学技术不仅能“看”,更能“测”,并且在很多领域都发挥着不可替代的作用。

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我一直觉得,一本好的科普书籍,应该能够将复杂的科学原理以一种易于理解的方式呈现给读者,并且能够让读者感受到科学的魅力。而这本书,无疑做到了这一点。 作者在讲解一些较为抽象的光学现象时,善于运用类比和生动的语言,将它们变得直观易懂。比如,他在讲解光的折射和反射时,会用“光线像是踩着不同路面”的比喻;在讲解光的衍射时,会用“光线像是绕过障碍物”来描述。这些形象的比喻,能够帮助读者快速建立起对概念的直观认识。而且,书中还穿插了许多关于光电子学和光子学发展史上的重要事件和人物的故事,这让整个阅读过程更加生动有趣,仿佛在听一个精彩的科普故事。

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