光电信息专业实践训练指导（21世纪高等学校电子信息工程规划教材） pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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钱惠国著

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光电子技术
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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302361619

版次：1

商品编码：11552997

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 21世纪高等学校电子信息工程规划教材

开本：16开

出版时间：2014-09-01

具体描述

内容简介

　　《光电信息专业实践训练指导（21世纪高等学校电子信息工程规划教材）》是根据光电信息类专业的培养目标，并结合作者多年的实践教学经验编写而成的。全书包含工程光学基础、光学设计、光信息处理、光电技术、激光原理、光谱技术、光纤通信与光纤传感和综合训练八大类实验，共93个实验项目，既立足于专业基础性实验，又包含了符合专业拓展的综合设计性实验。
　　《光电信息专业实践训练指导（21世纪高等学校电子信息工程规划教材）》内容丰富，实验项目可操作性强，既可以作为光信息科学与技术、光电信息工程等专业本科生及研究生的实践教学指导书，也可以作为通信工程、测控技术等相关专业的实验教学参考用书。

前言/序言

光电技术革新前沿：原理、应用与未来展望本书旨在为读者勾勒出光电技术领域波澜壮阔的发展图景，深入剖析其核心原理，展现其在当今社会各个角落的广泛应用，并前瞻性地洞察其未来的无限可能。本书并非一份操作手册，也不是某个特定实践课程的训练指南，而是旨在激发读者对光电世界的好奇心，构建对这一前沿学科的宏观认知，理解其科学基础和技术脉络。第一部分：光电效应的基石——原理的深度探索本部分将带领读者穿越微观世界，探寻光与物质相互作用的奥秘。我们将从光的本质入手，深入理解光的波粒二象性，即光既是具有频率和波长的电磁波，又是以光子为基本粒子的量子。这将为理解后续的光电效应奠定坚实的理论基础。量子力学的视角：我们将详细阐述光子的概念，包括其能量 $E = hf$ （其中 $h$ 为普朗克常数，$f$ 为光频率）和动量 $p = h/lambda$ （其中 $lambda$ 为光波长）。理解光子能量与频率的直接关系，对于解释许多光电器件的激发机制至关重要。原子和分子的能级结构：光电效应的发生，根本上是光子与原子、分子中电子相互作用的结果。我们将介绍电子在原子中的能级模型，例如玻尔模型和更精确的量子力学模型，解释电子如何占据不同的能量轨道。光子的吸收与激发：当一个光子的能量等于或大于原子/分子中电子从低能级跃迁到高能级所需的能量差时，光子就会被吸收，电子也随之被激发到更高的能级。这一过程是许多光电器件（如光电探测器、LED）工作的基本原理。光子的发射：被激发的电子处于不稳定状态，会倾向于回到较低的能级。当电子从高能级跃迁回低能级时，会以光子的形式释放能量，这就是光的发射。根据能级跃迁的不同，可以产生不同波长（颜色）的光。费米-狄拉克统计与半导体能带理论：对于固体材料，特别是半导体，我们需要引入费米-狄拉克统计来描述电子的能量分布。而能带理论则清晰地描绘了导带、价带以及它们之间的禁带。我们将深入分析本征半导体、N型半导体和P型半导体中的载流子（电子和空穴）浓度及其随温度的变化，这是理解PN结、MOSFET等器件的基础。 PN结的形成与特性： PN结是光电器件中最基本也是最重要的结构之一。我们将详细讲解PN结的形成过程，包括载流子扩散、建立内建电场、以及由此形成的耗尽层。随后，我们将分析PN结在正向偏压、反向偏压和零偏压下的伏安特性，特别是反向击穿现象。光电效应的分类：基于光子与物质相互作用的不同表现，我们将介绍几种主要的光电效应：内光电效应：在半导体材料内部，光激发电子-空穴对的产生，从而改变材料的电导率。光电导效应和光伏效应都属于此类。外光电效应：电子从金属表面逸出（光电发射），或在固体材料内部被光激发后，能够克服势垒而移动。光电导效应和光电发射效应都属于此类。载流子动力学：除了产生，载流子的行为同样关键。我们将探讨载流子的漂移（在外加电场作用下）和扩散（浓度梯度驱动下），以及它们的复合（电子和空穴重新结合）。这些动力学过程直接影响器件的响应速度和效率。光学原理的渗透：除了电子层面的互动，光本身的性质对光电器件的设计和性能也至关重要。我们将简要回顾光的干涉、衍射、偏振等现象，并提及它们如何在某些光电器件（如光栅、调制器）中得到应用。第二部分：光电技术的缤纷画卷——应用领域的广泛展现光电技术早已渗透到我们生活的方方面面，成为现代社会不可或缺的驱动力。本部分将带领读者领略光电技术在不同领域令人惊叹的应用。信息获取与传感：图像传感器：从数码相机、手机摄像头到安防监控、医学成像，CMOS和CCD图像传感器利用光电效应将光信号转化为电信号，成为记录世界的重要工具。我们将介绍它们的基本工作原理和关键性能指标。光电探测器：光电二极管、光电三极管、光电倍增管等，它们是检测光信号的“眼睛”，广泛应用于通信、测量、遥感等领域。我们将探讨不同类型探测器的特点及其适用场景。条形码扫描器/二维码扫描器：如何快速准确地读取条形码和二维码？光电扫描技术是核心。距离传感器/接近传感器：利用激光、红外光等，光电传感器能够精确测量距离或检测物体是否存在，在工业自动化、机器人领域应用广泛。光谱分析仪：通过分析物质对不同波长光的吸收、透射或反射特性，来识别物质成分和含量，在科研、环保、食品安全等领域发挥重要作用。信息显示与照明：发光二极管（LED）：作为新一代绿色照明技术，LED以其高效率、长寿命、低能耗的优势，彻底改变了照明行业。我们将了解LED的发光原理，以及在显示屏（如OLED）中的应用。激光器：激光以其高亮度、高方向性、高单色性等特点，在通信、工业加工、医疗、科研等领域扮演着举足轻重的角色。我们将介绍不同类型激光器的基本原理及其应用。液晶显示（LCD）/有机发光二极管显示（OLED）：现代显示技术的代表，它们利用光电效应来控制光的通过或自身发光，呈现出丰富多彩的图像。信息传输与通信：光纤通信：光信号在光纤中以极低的损耗传输，是现代高速通信网络（如互联网）的基石。我们将探讨光纤的结构、光在其中的传输原理，以及光通信系统的组成。光调制器：如何将电信号编码到光信号中？光调制器是关键设备，用于控制光的幅度、相位或频率。光解调器/光检测器：在接收端，这些器件负责将光信号还原为电信号。能源利用：太阳能电池（光伏电池）：将太阳能直接转化为电能，是解决能源危机的重要途径。我们将深入了解太阳能电池的工作原理，以及不同类型的太阳能电池技术。其他前沿应用：光镊：利用激光束来操纵微小粒子，在生物学、物理学研究中具有重要意义。光计算：探索利用光子代替电子进行信息处理的可能性，有望实现超高速计算。生物医学成像：光学相干断层扫描（OCT）、荧光显微镜等，利用光在生物组织中的行为来成像诊断。机器视觉：结合图像采集和处理技术，使机器能够“看懂”世界，应用于自动驾驶、工业质检等。第三部分：探索未知——光电技术的未来展望光电技术的发展永无止境，新的原理和应用不断涌现，不断刷新我们对未来的想象。本部分将聚焦光电领域的最新研究进展和未来发展趋势。新材料的探索：钙钛矿材料、量子点、二维材料（如石墨烯、MXenes）等新型光电材料的出现，为提升器件性能、拓展应用领域带来了新的机遇。我们将关注这些材料在光电转换、发光、传感等方面的潜力。微纳光电器件：随着制造技术的进步，微纳尺度下的光电器件越来越受到关注。例如，微型激光器、光子晶体、光子集成电路等，有望实现更小巧、更高效、更集成的光电系统。人工智能与光电的融合： AI技术正在深刻地改变着光电领域。例如，利用深度学习优化光电器件的设计、提高图像识别的准确性、实现更智能的光学系统等。柔性与可穿戴光电器件：柔性显示器、柔性太阳能电池、可穿戴传感器等，将使光电器件更加灵活、便携，并拓展其在健康监测、虚拟现实等领域的应用。量子光电技术：量子通信、量子计算、量子传感等领域的发展，预示着光电技术将进入一个全新的量子时代，带来前所未有的计算和通信能力。可持续发展与绿色光电：更加高效的能源转换技术、更环保的材料和生产工艺，将是未来光电技术发展的重要方向，以应对全球气候变化和资源短缺的挑战。跨学科的机遇：光电技术的发展离不开与其他学科的交叉融合，例如与生物学、化学、材料学、计算机科学、医学等学科的紧密合作，将催生出更多颠覆性的创新。本书的目的是打开一扇通往光电世界的大门，激发读者对这个充满活力和潜力的领域的兴趣。通过对基本原理的深入理解，对丰富应用的全面展现，以及对未来趋势的前瞻性洞察，我们希望读者能够深刻认识到光电技术在塑造现代社会和驱动未来发展中的核心作用。这不仅仅是一门技术，更是一种改变世界的力量。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

作为一名在光电信息领域深耕多年的行业人士，我始终关注着教学和实践的结合。当我在书店看到这本《光电信息专业实践训练指导》时，立刻被其“规划教材”的定位所吸引。我深知，理论知识的学习固然重要，但缺乏实践的支撑，就如同空中楼阁。我希望这本书能够提供一套系统性的实践训练体系，能够引导学生从基础的光学原理出发，逐步深入到复杂的应用系统。我尤其看重书中在实际操作过程中的指导性。例如，在涉及激光应用的部分，我希望能看到关于安全操作规程、激光参数的测量方法以及不同类型激光器的应用场景分析。在光电探测器和图像传感器方面，我期待书中能够提供关于传感器特性参数的测试方法，以及如何根据应用需求进行传感器选型和系统集成。我还希望书中能够包含一些关于光信号处理和数据采集的实践内容，例如如何使用示波器、频谱分析仪等仪器进行信号测量，以及如何利用编程软件（如MATLAB或Python）进行数据分析和算法实现。如果书中还能提供一些关于实际工程项目的设计思路和案例分析，那就更能体现其指导意义。我相信，这样一本注重实践、内容扎实的教材，定能有效地提升学生的工程实践能力，为行业输送更多优秀的专业人才。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我一种专业且严谨的感觉，这让我对它的内容充满了信心。我是一名即将毕业的光电信息专业的学生，对于如何将课堂上学到的理论知识转化为实际操作技能，一直感到有些迷茫。我希望这本《光电信息专业实践训练指导》能够成为我的一个重要的学习工具，帮助我弥合理论与实践之间的差距。我预想书中会包含大量的实践项目，这些项目的设计会紧密结合光电信息技术的前沿发展和实际应用需求。例如，我期待能够学习到如何搭建一个简单的光通信系统，包括光源、传输介质（光纤）和接收端的搭建与调试，并了解如何进行信号的调制与解调。此外，我也希望书中能有关于图像处理和机器视觉方面的实践内容，比如如何使用传感器采集图像，如何进行图像的预处理，以及如何利用一些基础的算法进行目标检测或识别。如果书中还能涉及到一些关于光电器件的选型与测试的案例，例如如何根据具体应用场景选择合适的光电二极管或LED，并如何测量其响应时间和灵敏度，那就太棒了。我相信，通过这本书的指导，我将能够更好地理解光电信息工程的实际操作流程，并掌握一些必要的工程技能，为我未来的职业生涯打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个对光电技术充满好奇的学生而言，找到一本既有深度又不失趣味的实践指导书，是件非常不容易的事情。我经常在网上搜索各种实验教程和技术文章，但往往内容碎片化，难以形成系统性的认知。《光电信息专业实践训练指导》这本书的标题，让我看到了希望。我设想，这本书会以一种循序渐进的方式，带领读者从最基本的光学元件开始，逐步深入到复杂的光电系统。我期待书中能够详细介绍各种激光器的原理、类型和应用，比如半导体激光器、气体激光器、固体激光器等等，并提供一些实际操作的建议，比如如何搭建一个简单的激光演示系统，如何测量激光的功率和波长。此外，我也希望能看到关于光电探测器和光电转换器件的深入讲解，包括它们的工作原理、性能指标以及在各种应用场景下的选择要点，比如光电二极管、光电倍增管、CCD和CMOS图像传感器等。如果书中还能包含一些关于光纤通信基础知识和实践操作的内容，那将是锦上添花。我相信，通过这本书的学习，我将能够更清晰地理解光电信息技术的核心概念，并具备进行一些基础的光电实验和项目开发的能力，为我未来在光电领域的学习和研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对于我们这些在光电信息技术浪潮中摸索前行的年轻工程师来说，无疑是一股清流。我是一名刚刚毕业不久的初级工程师，虽然在学校学习了扎实的理论知识，但在实际工作中，常常会遇到一些难以 the "实际" 的问题。比如，如何选择合适的传感器来满足特定的测量需求？如何设计一个稳定可靠的光路？如何进行高效的光信号处理？这些都是我在工作中反复思考和实践的问题。我看到这本书的名称就眼前一亮，"实践训练指导"这几个字，精准地击中了我的痛点。我强烈预感，这本书不会仅仅停留在理论层面，而是会深入到工程实践的每一个细节。我希望书中能够包含丰富的实验项目，从简单到复杂，涵盖光电信息领域的核心技术，比如光学测量、图像处理、光通信、激光应用等。同时，我也期待书中能够提供详细的实验步骤、操作技巧、数据分析方法，甚至是一些常见的故障排除指南。这样的内容，将极大地提升我们解决实际工程问题的能力，帮助我们更快地适应工作岗位，成为一名优秀的光电信息工程师。我非常相信，这本书将成为我案头必备的参考书，在我日后的工作中发挥重要的作用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将步入光电信息领域大四的学生，我一直对理论与实践相结合的学习方式感到困惑，总觉得书本上的知识离实际应用还有一段距离。直到我偶然翻阅到这本《光电信息专业实践训练指导》，才仿佛抓住了救命稻草。这本书的封面设计简洁大气，虽然我还没来得及深入阅读，但光是那“21世纪高等学校电子信息工程规划教材”的字样，就足以让我对其内容充满期待。我预感这本书将不仅仅是一本枯燥的教科书，而更像是一位经验丰富的导师，会手把手地引导我们这些初学者，从基础的元器件识别，到复杂的系统搭建，一步步地揭示光电信息工程的奥秘。我尤其希望书中能包含一些关于激光器、光电探测器、光纤通信等核心器件的详细讲解，并附带实际操作的步骤和注意事项，这样我在实验室动手时就能少走弯路。我设想，如果书中能够提供一些典型的光电系统设计案例，例如光谱仪、光通信链路、图像传感器等，并详细分析其工作原理、关键参数和设计流程，那就再好不过了。这将极大地帮助我们理解理论知识在实际工程中的应用，培养我们的工程思维和解决问题的能力。我非常期待能够在这本书的指导下，完成我的专业实践训练，为未来的职业生涯打下坚实的基础。