Diffractive/Holographic Technologies and Spatial Light Modulators VII pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:SPIE-International Society for Optical Engine

作者:Cindrich, Ivan

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2000-06

价格:USD 80.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819435682

丛书系列:

图书标签:

• Diffractive optics
• Holography
• Spatial light modulators
• Optical phase control
• Digital holography
• Beam shaping
• Optical tweezers
• Microscopy
• Displays
• Optical elements

光学成像与信息处理的前沿探索：一场跨越理论与应用的深度聚焦 图书名称： 《光学成像与信息处理的前沿探索：一场跨越理论与应用的深度聚焦》 图书简介： 本书旨在为光学、物理学、电子工程以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面而深入的视角，聚焦于当代光学成像、信息处理以及光电集成技术领域中那些最具挑战性和创新性的研究方向。本书内容涵盖了从基础理论的革新到尖端实验技术的实现，力求在严谨的学术基础上，清晰阐述新兴技术的原理、性能瓶颈及未来发展潜力。全书结构紧凑，逻辑严密，力求在保持专业深度的同时，展现出对实际工程应用的敏锐洞察力。 --- 第一部分：超分辨成像与衍射极限的突破 本部分深入探讨了如何超越传统阿贝衍射极限的限制，实现更高空间分辨率的成像技术。我们详细分析了基于光场调控和非线性光学效应的多种超分辨策略。 第一章：基于结构光场调控的近场与远场超分辨成像 本章首先回顾了经典的斯托克斯-艾里（Stokes-Airy）衍射理论及其在近场扫描光学显微镜（NSOM）中的应用局限性。随后，重点介绍了坐标系变换光学（Coordinate Transformation Optics, CTO）在设计新型近场探针和聚焦元件中的应用。我们详细推导了如何利用梯度折射率（Gradient Index, GRIN）材料实现对电磁场能量的有效“捕获”和“重塑”，从而在亚波长尺度上实现信息的精确采集。 讨论延伸至远场超分辨技术，特别是受激发射损耗（Stimulated Emission Depletion, STED）显微镜的最新进展。我们分析了不同荧光团的激发-弛豫动力学如何影响“甜甜圈”光束的有效尺寸和光毒性，并提出了基于动态相位调制来优化束腰形貌的新方法，以期在提高分辨率的同时，最大程度地延长生物样品的成像寿命。此外，本章也对结构光照明（Structured Illumination Microscopy, SIM）的更高阶模式展开了详细论述，包括多频带SIM的信号重建算法优化，特别是针对高噪声环境下的鲁棒性增强策略。 第二章：计算光学与人工智能赋能的成像重建 计算光学是本领域实现突破的关键驱动力。本章聚焦于如何利用强大的数学模型和机器学习算法来反演复杂的成像过程。 我们首先系统阐述了压缩感知（Compressed Sensing, CS）在快速成像中的应用，着重分析了如何构建最优的稀疏基函数以及如何设计高效的测量矩阵（例如，随机傅里叶采样）。随后，我们将讨论深度学习在光学成像中的颠覆性作用。特别是卷积神经网络（CNN）在从欠采样或低信噪比数据中重建高保真图像方面的性能提升。我们深入比较了基于物理模型（如基于波方程的损失函数）的深度学习方法与纯数据驱动方法的优劣，并提出了一种结合两者优势的混合模型架构，用于实时处理高维光场数据。本章的亮点是对去卷积（Deconvolution）算法的现代化处理，探讨了迭代反演算法（如Richardson-Lucy）与深度网络（如U-Net架构）在去除系统像差和运动模糊方面的效率对比。 --- 第二部分：信息编码、传输与全息记录技术 本部分转向光信息的高效存储、传输以及三维显示技术，特别是围绕信息载体的物理特性展开。 第三章：多维信息载体与光子晶体波导 光信息容量的提升不再仅仅依赖于比特率，而是转向了更复杂的维度编码。本章探讨了如何利用光的偏振态、相位、频率和时间维度来并行承载信息。 详细分析了轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM）光束在光通信和光计算中的潜力。我们阐述了如何利用空间光器件（如螺旋相位板或超表面）高效产生和探测高阶OAM模式，并讨论了如何克服大气湍流和光纤色散对OAM模式正交性的影响。此外，本章对光子晶体（Photonic Crystals）作为二维或三维波导的潜力进行了深入评估，尤其关注其在构建高密度、低损耗的光路以及实现光电集成电路中的关键作用。我们详细分析了光子晶体带隙的调控机制，以及如何通过引入缺陷结构来引导特定模式（如零折射率模式）的光传输。 第四章：先进全息记录与三维显示技术 全息术作为记录和再现三维信息的终极手段，其核心挑战在于存储密度、实时性和可观看性。本章聚焦于现代全息技术在材料科学和显示技术上的突破。 我们首先考察了体相全息（Volume Holography）的理论基础，特别是基于布拉格衍射的记录机制。重点分析了光敏聚合物和光致变色材料在实现高效率、高对比度全息记录中的性能指标，包括陷阱态密度、光致折射率变化率以及光漂移效应的抑制。随后，本章转向实时全息显示，对比了基于微机电系统（MEMS）扫描镜和液晶空间光调制器（SLM）的优缺点。我们着重讨论了如何通过优化傅里叶域中的相位编码（如Lukasiewicz编码或Jigsaw编码）来有效减小计算全息图的孔径效应（Aperture Effect）和衍射效率损失，从而提高最终显示的三维感知质量。 --- 第三部分：新型光电材料与器件接口 本部分关注支撑前沿光学技术实现的底层材料和关键的能量转换接口。 第五章：拓扑光子学与非互易传输 拓扑学概念的引入正在彻底改变我们对波传输的理解。本章介绍了拓扑绝缘体（Topological Insulators）在光子学中的类比应用。 我们详细阐述了拓扑边缘态（Topological Edge States）的生成机理，即如何通过周期性结构设计实现对时间反演对称性或空间反演对称性的保护。重点分析了磁光效应在打破时间反演对称性、实现光单向传输（非互易性）中的作用，这是构建无损光开关和环形谐振器的关键。本章还讨论了如何利用旋转对称性在二维系统中设计具有鲁棒性的光子边界态，并探讨了这些拓扑光子结构在抗散射和高集成度光路构建中的工程可行性。 第六章：高效光电能量转换与光伏器件 先进的光学系统对能源有着极高的要求，高效的光电能量转换技术是必不可少的配套。本章侧重于下一代光伏材料和器件的界面物理。 我们深入分析了钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）的载流子传输机制。重点剖析了材料晶界处缺陷态的形成及其对非辐射复合的影响。书中提出了通过表面钝化技术（如有机铵盐或二维层材料覆盖）来降低界面复合速率的有效策略。此外，本章还讨论了等离激元增强（Plasmon-Enhanced）光伏器件，分析了贵金属纳米结构（如金或银纳米天线）如何通过局域表面等离激元共振（LSPR）来拓宽光谱吸收范围并提高光捕获效率。我们对光电二极管与光电导探测器的响应速度、量子效率极限及其在高速光通信接收端的适用性进行了详尽的比较和模型分析。 --- 本书以其跨学科的视野，构建了一幅当代光学技术革新的宏大图景，为读者提供了理解和参与未来光电子技术发展的坚实知识基础。

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"Diffractive/Holographic Technologies and Spatial Light Modulators VII" 这个书名，对于我这样一个在学术研究领域深耕多年的光物理学者而言，无疑是一个充满吸引力的信号。我一直专注于基础光学理论的研究，尤其是衍射理论的精妙之处以及全息术的神奇再现能力。我期望这本书能够提供对这些领域更深刻、更系统的理论阐释。在衍射光学方面，我希望书中能够详细介绍从夫琅禾费衍射到菲涅尔衍射的数学模型，以及不同衍射器件，如衍射光栅、衍射透镜、衍射波导等的原理和设计方法，并探讨如何利用数值方法来分析和模拟复杂的衍射现象。全息技术方面，我期待书中能深入探讨各种全息记录和再现技术，例如体全息、数字全息、以及干涉式全息等，并分析其在三维成像、全息显示、以及光学测量等领域的应用局限性和发展潜力。而空间光调制器，作为连接理论与实践的关键桥梁，更是我关注的焦点。我希望书中能够详尽地介绍不同类型SLM（如液晶、DMD、微反射镜阵列等）的物理工作原理、调制机制、性能参数，以及在复杂光场调控中的应用，特别是它们在偏振控制、光谱操控、以及光束整形等方面的最新进展。

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当我看到"Diffractive/Holographic Technologies and Spatial Light Modulators VII"这个书名时，我立刻想到的是那些能够将抽象的物理概念转化为可见、可感技术的研究。作为一名工业设计师，我对如何利用创新技术来创造用户体验和提升产品功能充满热情。这本书的书名暗示着它将聚焦于那些能够精确控制光线传播的先进技术，以及实现这些技术的核心器件。我期待书中能够展示一些令人振奋的实际应用案例，说明如何将衍射和全息技术融入到日常生活中。例如，在消费电子领域，我希望看到如何利用这些技术来创造更薄、更轻、更具沉浸感的显示器，或者开发出全新的增强现实（AR）和虚拟现实（VR）设备。在智能家居方面，或许可以利用衍射光学来实现更灵活的光照控制，或者通过全息技术来提供更直观的交互界面。空间光调制器作为实现这些创新的关键，我希望书中能够介绍一些易于理解的原理，以及它们在小型化、低功耗、高可靠性等方面的最新发展，使得这些先进的光学技术能够真正地走向大众市场。我也会关注书中是否会探讨如何将这些技术与人工智能、物联网等新兴领域相结合，从而创造出更具未来感的智能产品和用户体验。

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一本新书的出现总是让人满怀期待，尤其是当它触及如此前沿且应用广泛的领域时。我一直对光学的奇妙世界深感兴趣，尤其是那些能够巧妙操纵光线，创造出令人惊叹视觉效果的技术。本书的书名，"Diffractive/Holographic Technologies and Spatial Light Modulators VII"，就立刻抓住了我的注意力。它暗示着对衍射和全息技术的深入探讨，以及对空间光调制器这一核心器件的详尽分析。我相信，对于任何一个在光学、物理学、工程学甚至计算机科学领域有志于深入研究光子学的人来说，这本书都可能成为一座宝库。从书名来看，它似乎涵盖了从基础理论到最新进展的方方面面。我尤其好奇它会在衍射光学方面提供哪些新的见解，例如在设计高效率的衍射光学元件方面，或者在利用衍射实现新型成像技术方面。全息技术更是充满魔幻色彩，我想了解书中是如何解析其成像原理，以及在数据存储、安全防伪、甚至艺术创作等领域的最新应用。而空间光调制器，作为控制光传播的关键工具，其性能的提升直接影响着整个系统的表现。我期待书中能详细介绍不同类型的SLM，如液晶空间光调制器（LCOS）、微机电系统（MEMS）空间光调制器等，以及它们的驱动方式、分辨率、响应速度、相位/振幅控制能力等关键参数，并探讨如何根据具体应用场景选择最合适的SLM。此外，书中是否会涉及SLM在动态全息显示、光镊、自适应光学等领域的实际案例，也是我非常期待的。

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读到"Diffractive/Holographic Technologies and Spatial Light Modulators VII"这个书名，我的脑海里立刻浮现出无数关于光学奇迹的可能性。作为一名对光通信领域充满好奇的爱好者，我一直对如何利用光来实现高效信息传输和处理深感着迷。本书的书名预示着它将深入探讨如何通过衍射和全息技术来操纵光波的相位和振幅，从而实现信息编码和解码。我非常想了解书中是否会涉及如何利用衍射光学元件来实现光信号的分束、合束、聚焦和准直，以及这些技术在光网络中的应用，例如在波长选择开关、光交换节点等方面。全息技术在信息存储方面有着巨大的潜力，我希望书中能探讨如何利用全息原理进行高密度、高速度的数据存储，以及其在安全加密和验证方面的应用。而空间光调制器，作为动态地改变光波前特性的关键器件，在我看来是实现这些技术的核心。我渴望了解不同类型的SLM是如何工作的，比如它们是如何通过电学、声学或机械方式来改变光的相位或振幅的。书中是否会详细介绍SLM在动态全息存储、光互连、以及光计算等领域的最新进展，例如如何利用SLM来实现高速、可重构的光逻辑门，或者如何构建基于全息原理的光处理器，这将是我特别关注的内容。

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这本书的书名，"Diffractive/Holographic Technologies and Spatial Light Modulators VII"，让我联想到了那些将理论与实践完美结合的科学著作。我从事的是与显示技术相关的研发工作，而衍射和全息技术，尤其是与空间光调制器的结合，一直是该领域的研究热点和重要发展方向。我希望这本书能够提供一些切实可行的方法论，来指导我们如何设计和优化衍射光学元件，以实现更高的衍射效率、更低的像差，以及更复杂的衍射图案。例如，在微纳光学结构的设计方面，书中是否会介绍先进的仿真工具和设计算法？在全息记录和再现方面，我希望它能深入剖析不同的全息记录方法，如菲涅尔全息、夫琅禾费全息，以及数字全息技术，并探讨如何通过改进编码方式、光源选择和重建算法来提高全息图像的质量和真实感。空间光调制器作为全息技术的核心驱动，其性能的优劣直接决定了显示效果。我特别关注书中是否会讨论如何提高SLM的像素密度、调制深度（相位或振幅）、像素响应速度和耐久性，以及如何有效地控制SLM以生成高质量的数字全息图。此外，我希望本书能够提供一些关于SLM在三维显示、可编程光学滤波、以及生物医学成像等领域的最新研究进展和应用前景，这将极大地拓宽我的研究思路和技术视野。

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