光電子技術及其應用/普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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石順祥，劉繼芳 著

圖書標籤:

• 光電子技術
• 光電子學
• 電子科學與技術
• 應用光學
• 半導體光電器件
• 光通信
• 光電探測
• 顯示技術
• 激光技術
• 高等教育教材

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030265678

版次：1

商品編碼：11664987

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2010-02-01

用紙：膠版紙

頁數：286

字數：485000

正文語種：中文

內容簡介

　　《光電子技術及其應用/普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材》係統、全麵地介紹瞭光電子技術及其相關應用。第1章介紹光的基本屬性，強調光的相乾性。為全書討論的內容奠定基礎；第2～4章介紹激光産生的基本理論與典型激光器，激光應用中的基本技術，激光在大氣、水下和光縴中的傳輸特性；第5～7章介紹光電子技術應用中常用的無源器件，光電探測技術及器件，以及光電子技術在精密測量、光信息處理、激光通信、激光雷達與製導、光縴傳感、激光加工等領域中的應用。
　　《光電子技術及其應用/普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材》可作為光電子技術相關專業的本科生教材，以及電子信息類非光電子技術專業的選修課教材，也可作為從事光電子技術及應用的工程技術人員的參考書。

內頁插圖

目錄

叢書序
前言

第1章 光的基本屬性
1.1 光的波粒二重性
1.2 光的電磁理論
1.2.1 光電磁波
1.2.2 電磁波譜
1.2.3 光的能量及其量度單位
1.3 光的相乾性
1.3.1 基本概念
1.3.2 普通光源的相乾性
1.3.3 激光器的相乾性
思考題1
參考文獻

第2章 激光器
2.1 激光器的組成
2.2 激光器工作原理
2.2.1 激光工作物質的增益特性
2.2.2 光的受激放大與振蕩
2.2.3 光學諧振腔及模式特性
2.2.4 激光器的工作特性
2.2.5 激光特性
2.3 高斯光束的傳輸
2.3.1 基模高斯光束
2.3.2 高斯光束的傳輸規律
2.3.3 高斯模的匹配
2.3.4 利用q參數討論高斯光束的傳輸問題——ABCD定則
2.4 典型激光器
2.4.1 激光器的分類
2.4.2 固體激光器
2.4.3 氣體激光器
2.4.4 染料激光器
2.4.5 半導體激光器
思考題2
參考文獻

第3章 激光基本技術
3.1 幾種物理效應
3.2 激光調製及激光調製器
3.3 激光偏轉技術
3.4 激光脈衝技術
3.4.1 調Q技術
3.4.2 鎖模技術
3.5 激光選模技術
3.5.1 橫模選擇技術
3.5.2 縱模選擇技術
3.6 激光穩頻技術
3.6.1 激光器的頻率穩定度和再現度
3.6.2 影響頻率穩定的因素
3.6.3 穩頻技術
3.7 激光頻率變換技術
3.7.1 非綫性光學概述
3.7.2 光倍頻——二次諧波産生(SHG)技術
3.7.3 光參量振蕩器
思考題3
參考文獻

第4章 激光傳輸
4.1 光在介質中的傳播
4.1.1 光在介質錶麵上的反射和摺射
4.1.2 光在單層介質膜上的反射
4.1.3 光在晶體中的傳播規律
4.2 激光在大氣中的傳播
4.2.1 大氣衰減
4.2.2 大氣湍流效應
4.3 激光在水中的傳輸
4.3.1 激光在水中傳輸的衰減特性
4.3.2 激光在水中傳輸的散射效應
4.4 激光在光縴中的傳輸
4.4.1 光縴結構
4.4.2 光在光縴中的傳播原理
4.4.3 光縴的傳輸特性
4.4.4 特殊光縴
思考題4
參考文獻

第5章 常用光學元件
5.1 基本光學元器件
5.1.1 反射器
5.1.2 法布裏-珀羅標準具
5.1.3 光柵
5.1.4 偏振器
5.1.5 波片
5.2 光隔離器及環流器
5.2.1 光隔離器
5.2.2 環流器
5.3 光縴無源器件
5.3.1 自聚焦透鏡
5.3.2 光縴定嚮耦閤器
5.3.3 光閤波分波器
5.3.4 光衰減器
5.3.5 光開關
思考題5
參考文獻

第6章 光電探測技術
6.1 光電探測物理基礎
6.1.1 光電探測的物理效應
6.1.2 光電轉換定律
6.1.3 光電探測器的特性參數和噪聲
6.2 光電探測器件
6.2.1 光電倍增管
6.2.2 光電導探測器
6.2.3 光伏探測器
6.2.4 特種光電探測器
6.3 光電探測技術
6.3.1 直接探測技術
6.3.2 光外差探測技術
思考題6
參考文獻

第7章 光電子技術應用
7.1 精密測量應用
7.1.1 乾涉測長
7.1.2 激光測徑
7.1.3 激光測速
7.1.4 轉動測量
7.2 激光全息及光信息處理
7.2.1 激光全息
7.2.2 光學信息處理
7.3 激光通信
7.3.1 光縴通信
7.3.2 激光大氣通信
7.3.3 激光衛星通信
7.3.4 激光水下通信
7.4 光縴傳感
7.4.1 光縴傳感技術
7.4.2 幾種典型光縴傳感器
7.5 光信息存儲技術
7.5.1 光盤存儲技術
7.5.2 激光唱機
7.6 激光雷達和製導
7.6.1 激光雷達
7.6.2 激光製導
7.7 激光在工業加工中的應用
參考文獻

前言/序言

探索微觀世界的奧秘，駕馭光與電子的交響麯：光學與電子學基礎原理及其前沿應用 本套教材旨在為高等院校電子科學與技術專業、物理學專業以及相關交叉學科的師生，提供一套係統、深入且緊密結閤時代發展的教材。我們聚焦於光學與電子學這兩大構成現代科技基石的學科，深入剖析其基礎理論，並詳細闡述這些原理如何在日新月異的工程實踐與科學研究中得以應用，催生齣層齣不窮的創新技術。我們將引導讀者穿越微觀世界的奇妙圖景，理解光與電子相互作用的本質，並在此基礎上，勾勒齣涵蓋通信、信息處理、能源、醫療、製造乃至人工智能等眾多前沿領域的廣闊應用前景。 第一章：光學基礎——光之律動與物質互動 本章將從最基礎的光的本性齣發，層層遞進，構建起對光學現象的全麵認知。我們將首先迴顧光的波動理論與粒子理論，探討光的乾涉、衍射、偏振等經典現象，理解光波的疊加與分離如何影響信息傳遞的本質。接著，我們將深入研究光的傳播規律，包括反射、摺射、全反射等，並結閤幾何光學和惠更斯原理，分析透鏡、反射鏡等光學元件的光學特性，以及它們在成像係統中的關鍵作用。 隨後，本章將聚焦於光與物質的相互作用。我們將解析光的吸收、發射、散射等過程，理解不同材料對光的響應機理。這部分內容將為後續章節中光電器件的工作原理打下堅實的基礎。例如，我們將初步探討光電效應，為理解光電探測器的敏感性提供理論依據。此外，對光的量子化性質的介紹，將為理解激光、LED等相乾光源的産生奠定理論基礎。通過本章的學習，讀者將能夠熟練運用光學基本定律，理解各類光學現象的成因，並初步感知光學在信息獲取與傳遞中的基礎地位。 第二章：電子學基礎——電荷的舞蹈與電路的智慧 電子學是現代信息技術的核心驅動力。本章將係統介紹電子學的基本概念與理論，為理解各類電子器件和電路係統打下堅實基礎。我們將從電荷、電流、電壓、電阻等基本物理量入手，闡述歐姆定律、基爾霍夫定律等電路分析的基本法則。通過對直流電路和交流電路的深入剖析，讀者將掌握電路的搭建、分析與設計方法。 本章還將重點介紹半導體材料的特性及其在電子學中的關鍵作用。我們將講解PN結的形成原理、二極管的單嚮導電性以及各種二極管（如穩壓二極管、發光二極管）的工作特性。在此基礎上，我們將深入探討晶體管（BJT和MOSFET）的工作原理、放大作用和開關特性，理解它們是如何構建齣復雜的集成電路。通過對邏輯門、時序電路等基本數字電路模塊的講解，讀者將逐步掌握數字信號處理的原理，為理解現代計算和通信技術奠定基礎。本章的學習將使讀者具備分析和設計基本電子電路的能力，並理解電子技術在信息傳遞和處理中的基礎作用。 第三章：光與電子的交匯——光電器件的原理與特性 本章是連接光學與電子學的核心橋梁，將深入探討光與電子相互作用所産生的各種關鍵器件。我們將首先分析光電導效應，介紹光電導器件的工作原理、響應速度與靈敏度，以及其在光探測領域的應用。接著，我們將重點解析光電二極管和光電晶體管，理解它們如何將光信號轉化為電信號，並探討其在光通信接收端、光傳感器等方麵的廣泛應用。 對於半導體發光器件，我們將深入研究其發光機理，重點講解LED（發光二極管）的發光原理、顔色調控以及結構特性，並分析其在照明、顯示等領域的巨大潛力。隨後，我們將目光投嚮激光器，從受激發射的基本原理齣發，講解不同類型激光器（如氣體激光器、半導體激光器）的結構、工作模式和關鍵參數，並闡述激光的相乾性、單色性和方嚮性等獨特優勢。 此外，本章還將介紹光電耦閤器（光耦）的工作原理，理解其在隔離電氣信號、實現高壓防護等方麵的獨特作用。對光調製器和光電探測器工作原理的詳細講解，將為理解光縴通信、光存儲等復雜係統提供關鍵的器件層麵認知。通過本章的學習，讀者將深刻理解光電器件的核心工作原理，掌握不同器件的特性差異，並能初步分析其在各類係統中的應用。 第四章：信息時代的光電技術——通信、顯示與存儲 光電技術是信息時代的核心驅動力之一。本章將聚焦於光電技術在信息傳遞、顯示與存儲等關鍵領域的應用。我們將首先深入探討光縴通信係統，從光縴的傳輸原理、損耗與色散入手，講解光信號的産生（光源）、傳輸（光縴）與接收（探測器）等環節。我們將分析不同類型的光縴（單模、多模）及其應用場景，並探討光放大器、光開關等關鍵器件在提升通信速率和網絡性能中的作用。 在顯示技術方麵，我們將詳細介紹液晶顯示（LCD）的原理，包括偏振、濾光片、背光等關鍵組件的作用，以及TFT-TFT驅動技術。同時，我們將重點講解有機發光二極管（OLED）顯示技術，分析其自發光特性、高對比度、寬視角以及柔性顯示的優勢，並展望其在下一代顯示領域的應用前景。 對於信息存儲，我們將探討光盤存儲技術（CD、DVD、Blu-ray）的工作原理，理解激光寫入和讀取信息的過程，以及存儲密度與數據傳輸速率的提升。還將初步介紹光學存儲的一些前沿技術，例如全息存儲等，為讀者勾勒未來信息存儲的發展方嚮。本章的學習將使讀者充分認識到光電技術在構建現代信息社會基礎設施中的關鍵作用，並理解當前主流信息技術背後的光電原理。 第五章：新能源與環境的光電應用 本章將目光聚焦於光電技術在解決全球能源危機和環境保護挑戰方麵的關鍵作用。我們將深入研究太陽能電池（光伏電池）的工作原理，從光生伏特效應齣發，解析不同類型太陽能電池（如晶矽太陽能電池、薄膜太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池）的結構、性能特點與能量轉換效率。我們將探討太陽能電池陣列的係統設計、最大功率點跟蹤（MPPT）技術，以及其在發電、儲能等方麵的應用。 此外，本章還將介紹光電技術在環境監測與治理中的應用。例如，利用光譜分析技術對大氣汙染物進行實時監測，通過光化學反應降解水體中的有害物質，以及利用光催化技術實現空氣淨化和水處理。還將探討光電傳感器在土壤濕度、光照強度等環境參數監測中的應用。 對新能源汽車、智能電網中光電技術的應用也將有所提及。通過本章的學習，讀者將深刻理解光電技術在可持續發展戰略中的重要地位，並能感知其在構建綠色能源體係和改善生態環境方麵的巨大潛力。 第六章：精密製造與智能控製的光電技術 先進製造技術離不開光電技術的支撐。本章將詳細介紹光電技術在精密製造、檢測與智能控製領域的應用。我們將重點講解激光加工技術，包括激光切割、焊接、打標、微加工等，分析不同激光器的特性如何適應不同的加工需求，以及其在提高加工精度、效率和實現非接觸式加工方麵的優勢。 在精密檢測方麵，我們將介紹光學測量技術，如激光乾涉測量、三維掃描、機器視覺檢測等。理解這些技術如何實現對産品尺寸、形狀、錶麵缺陷等的精確測量和分析，從而保證産品質量。機器視覺係統作為重要的“電子眼”，將貫穿於自動化生産綫的各個環節，從産品識彆、定位到質量檢測，都離不開其強大的視覺處理能力。 本章還將探討光電技術在機器人技術與自動化控製中的應用。例如，通過光學傳感器實現機器人的環境感知、路徑規劃和避險，以及利用光電編碼器實現對電機等執行部件的精確控製。還將介紹光電技術在智能交通、安防監控等領域的應用。通過本章的學習，讀者將能領略到光電技術如何賦能精密製造，推動工業自動化與智能化邁嚮新的高度。 第七章：生物醫學與健康的光電應用 光電技術在現代生物醫學領域的應用日益廣泛，極大地推動瞭疾病的診斷、治療和健康監測。本章將重點介紹光電技術在生物醫學領域的創新應用。我們將深入探討光學成像技術，包括內窺鏡、熒光成像、共聚焦顯微鏡等，分析它們如何實現對人體內部結構和生理過程的無創或微創觀察，以及在早期疾病診斷中的關鍵作用。 在光動力療法（PDT）方麵，我們將講解其基本原理，即利用光敏劑在特定波長光的照射下産生單綫態氧，從而殺滅癌細胞或其他病變組織。還將介紹光聲成像技術，它結閤瞭光學激發和聲學探測的優點，能夠提供比傳統光學成像更深的組織穿透深度。 本章還將介紹光電技術在生物傳感器、基因測序、眼科治療（如近視矯正手術）等方麵的應用。例如，利用光學傳感器監測血糖、血氧等生理指標，以及利用激光技術進行眼科手術。通過本章的學習，讀者將能深刻理解光電技術如何為人類健康事業貢獻力量，並在生命科學與醫學領域開闢新的研究與應用方嚮。 第八章：前沿交叉領域的光電探索 隨著科技的不斷發展，光電技術正不斷與其他學科交叉融閤，催生齣更多令人興奮的前沿技術。本章將帶領讀者一起探索這些充滿活力的交叉領域。我們將首先討論光計算與光通信的融閤，分析利用光子進行信息處理的優勢，以及相乾光通信、光互連等技術的發展趨勢。 量子光學與量子信息技術是近年來發展迅猛的研究方嚮。我們將初步介紹量子糾纏、量子密鑰分發（QKD）等概念，以及光電技術在實現量子通信和量子計算中的作用。 此外，本章還將涉及超材料與納米光子學，探討如何通過設計人工結構來調控光的行為，實現負摺射、隱身衣等前所未有的光學現象。對人工智能與光電技術的結閤也將有所介紹，例如利用深度學習算法提升圖像識彆和處理的精度，以及開發基於光學的神經網絡。 通過對這些前沿交叉領域的介紹，本章旨在激發讀者的科研興趣，鼓勵他們在未來的學習與研究中，積極探索光電技術與其他學科的深度融閤，為推動科技進步貢獻智慧和力量。 總結 本套教材以“光學與電子學基礎原理及其前沿應用”為主題，力求為讀者構建一個全麵、深入且富有前瞻性的知識體係。從基礎的光學和電子學原理齣發，逐步深入到光電器件的工作機製，再到這些技術在通信、顯示、能源、製造、醫療、乃至前沿交叉領域的廣泛應用，我們希望能夠幫助讀者建立起堅實的理論基礎，並深刻理解光電技術在現代社會發展中的核心地位和巨大潛力。通過係統的學習，讀者不僅能掌握紮實的專業知識，更能培養齣獨立思考、解決復雜工程問題和進行創新性研究的能力，為未來投身於光電科學與技術的研究與實踐做好充分準備。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對前沿科技充滿好奇的學習者，我一直對將光學和電子學結閤的領域感到著迷。我最近接觸到一些關於AR/VR技術以及新型顯示設備的資料，其中光電子技術扮演著核心角色。我希望這本《光電子技術及其應用》能夠提供關於微顯示技術（如LCoS, OLED微顯示器）的深入講解，包括它們的成像原理、驅動電路以及像素控製技術。此外，對於圖像傳感器的發展，特彆是CMOS圖像傳感器的技術演進，如像素結構、噪聲抑製、高動態範圍（HDR）技術等方麵，我也非常感興趣。書中能否包含關於激光雷達（LiDAR）的原理和應用，包括不同類型的激光器、探測器以及它們在自動駕駛、測繪等領域的應用案例？我期望這本書能夠以清晰的語言和豐富的插圖，幫助我理解這些復雜的光電技術是如何實現的，以及它們如何在現代科技産品中發揮關鍵作用，從而激發我在這方麵的學習和研究興趣。

評分☆☆☆☆☆

對於我這個即將畢業、準備進入光通信行業的學生來說，一本高質量的光電子技術教材至關重要。我的導師強烈推薦我閱讀這個係列的教材，他提到“特色專業係列”的教材通常能夠很好地銜接學術研究和工程實踐。我希望這本書能詳細介紹光縴通信係統的組成和關鍵技術，包括光源、調製器、光縴本身（模式、損耗、色散）、光放大器（EDFA等）以及接收端的光電探測器。我很想瞭解不同類型的光縴（單模、多模）及其在長距離傳輸中的優劣勢，以及如何通過技術手段來剋服信號損耗和色散問題。另外，對於光調製和解調技術，例如直接調製、外調製，以及相乾檢測等，我希望教材能給齣清晰的原理闡述和數學推導。如果書中還能包含一些關於光網絡架構、波分復用（WDM）等高級主題的介紹，那就能夠為我未來的職業生涯打下堅實的基礎，讓我能夠更快地適應工作環境，並參與到前沿的光通信技術研發中。

評分☆☆☆☆☆

我最近在尋找能夠係統學習光電子學基礎知識的教材，我的專業方嚮是微電子器件，但對光電器件的原理和製備工藝一直感到好奇。市麵上同類書籍很多，但很多都過於偏嚮理論，或者內容不夠前沿。我之所以對這本《光電子技術及其應用》感興趣，很大程度上是因為它標注瞭“特色專業係列規劃教材”，這通常意味著內容會更加係統、權威，並且與當前的學科發展趨勢緊密結閤。我希望這本書能夠深入淺齣地講解光子的産生、傳輸、探測以及與電子的相互作用過程。例如，關於半導體激光器的增益機製、閾值特性，LED的發光原理、效率問題，以及光電探測器的靈敏度、響應速度等關鍵參數的物理基礎。同時，我也期待教材能涵蓋光電子器件的製造工藝，例如外延生長、光刻、刻蝕等關鍵步驟，以及相關的材料科學知識，這樣我纔能更好地理解器件的性能極限和改進方嚮。如果書中能有關於新型光電器件，如量子點LED、有機光電器件等的介紹，那就更完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對半導體材料和器件製備工藝有一定瞭解的研究生，但光電子器件的某些特定應用和性能優化方麵，我感覺需要更係統化的指導。我對這本書的期待是，它能夠提供更深入的光電材料特性分析，例如不同半導體材料（砷化鎵、磷化銦、氮化鎵等）在光電器件中的應用優勢和局限性，以及它們的能帶結構、載流子動力學等。我尤其關注光電器件的性能極限和失效機理，希望書中能有關於器件可靠性、壽命預測以及如何通過工藝改進來提升性能的探討。例如，對於高功率激光器或高靈敏度探測器，其性能受哪些關鍵因素影響？如何通過材料選擇、器件結構設計以及工藝控製來達到更高的效率和更低的噪聲？如果教材能提供一些關於光電子器件的建模仿真方法，或者與電子學仿真工具（如SPICE）相結閤的應用實例，那就更能幫助我將理論知識轉化為實際的研究和開發能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我一種踏實、專業的感覺，硬殼裝幀，字體清晰，一看就知道是經過精心打磨的教材。我主要被“普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材”這個定位吸引。作為一名在電子信息領域摸爬滾打多年的在職工程師，我深知理論基礎的重要性，尤其是對於那些新興和交叉領域的技術，紮實的教材更是不可或缺的學習起點。雖然我目前的工作主要集中在通信係統和射頻電路設計，但光電子技術在信息傳輸、傳感和顯示等方麵的廣泛應用，一直是我希望深入瞭解的領域。我特彆關注教材中是否能夠清晰地闡述光與電相互作用的基本原理，例如半導體光電器件（如LED、激光器、光電二極管、光電探測器）的工作機製、材料特性以及它們在實際應用中的設計考量。此外，我也希望教材能夠覆蓋光縴通信、光集成電路、光傳感器件、液晶顯示技術等方麵的內容，並且能提供一些具體的工程案例分析，幫助我理解這些技術如何解決實際問題，從而拓寬我的技術視野，甚至為我未來的職業發展提供新的方嚮。