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信息光子學(xué)—理論,技術(shù)與應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN:9787121419720
- 條形碼:9787121419720 ; 978-7-121-41972-0
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
信息光子學(xué)—理論,技術(shù)與應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書是一本有關(guān)信息光子學(xué)的理論、技術(shù)與應(yīng)用的專著。本書作者結(jié)合自己的研究實(shí)踐,從信息傳輸和信息處理這一視角介紹了光子的特性、關(guān)鍵技術(shù)和前沿應(yīng)用。全書分為12章,主要內(nèi)容包括:信息通信,光子學(xué)簡(jiǎn)介,視覺、視覺感知、計(jì)算機(jī)視覺,用于光信息處理的光源和光電探測(cè)器,光子調(diào)制、存儲(chǔ)和顯示器件,變換域信息處理中的光子學(xué),圖像的底層光子信息處理,光網(wǎng)絡(luò)通信中的光子學(xué),光子計(jì)算,光子模式識(shí)別和智能處理,量子信息處理,以及納米光子學(xué)信息系統(tǒng)。
信息光子學(xué)—理論,技術(shù)與應(yīng)用 目錄
第1章 信息通信 1
1.1 信息 1
1.2 概率 2
1.2.1 隨機(jī)變量 3
1.2.2 條件概率與獨(dú)立性 3
1.2.3 累積分布函數(shù) 4
1.2.4 概率密度函數(shù) 4
1.3 熵與信息 4
1.4 信息通信 6
1.5 信源編碼:無噪聲編碼 7
1.6 香農(nóng)定理 8
1.6.1 香農(nóng)**基本定理 9
1.6.2 香農(nóng)第二基本定理 10
1.7 通信信道 11
1.7.1 連續(xù)信道 11
1.7.2 帶限信道 13
1.7.3 高斯信道 14
1.8 信息檢測(cè) 15
1.8.1 貝葉斯準(zhǔn)則 17
1.8.2 極小極大準(zhǔn)則 17
1.8.3 Neyman-Pearson準(zhǔn)則 17
1.9 信息估計(jì) 18
1.9.1 貝葉斯估計(jì) 18
1.9.2 *小*大值估計(jì) 19
1.9.3 *大似然估計(jì) 19
擴(kuò)展閱讀 19
參考文獻(xiàn) 20
第2章 光子學(xué)簡(jiǎn)介 22
2.1 信息和物理學(xué) 22
2.1.1 光子學(xué) 22
2.2 光子與光的本質(zhì) 23
2.2.1 光子的特性 25
2.2.2 光速 27
2.2.3 光波在空間和時(shí)間上的相干性 28
2.3 電磁波傳播 30
2.3.1 麥克斯韋方程 30
2.3.2 電磁波動(dòng)方程 32
2.4 電磁頻譜 36
2.4.1 紅外區(qū) 37
2.4.2 可見光區(qū) 38
2.4.3 紫外區(qū) 38
2.4.4 太赫茲波段 38
2.5 光學(xué)成像系統(tǒng) 38
2.5.1 成像的射線光學(xué)理論 39
2.5.2 波動(dòng)光學(xué):衍射和干涉 42
2.6 光與物質(zhì)的相互作用 49
2.6.1 吸收 50
2.6.2 散射 50
2.7 光度成像 51
2.7.1 反射和陰影 51
擴(kuò)展閱讀 51
參考文獻(xiàn) 52
第3章 視覺、視覺感知、計(jì)算機(jī)視覺 54
3.1 引言 54
3.1.1 人類視覺系統(tǒng) 54
3.2 視覺感知 62
3.2.1 感知規(guī)律 63
3.2.2 三維中的視覺 65
3.2.3 視覺感知的貝葉斯解釋 66
3.3 計(jì)算機(jī)視覺 67
3.3.1 圖像格式 68
3.3.2 圖像獲取 69
3.4 幾何圖元與變換 69
3.4.1 幾何圖元 69
3.4.2 幾何變換 71
擴(kuò)展閱讀 75
參考文獻(xiàn) 75
第4章 用于光信息處理的光源和光電探測(cè)器 77
4.1 引言 77
4.2 半導(dǎo)體物理的相關(guān)知識(shí) 77
4.2.1 電流密度 79
4.2.2 光子器件的半導(dǎo)體材料 80
4.2.3 半導(dǎo)體結(jié) 81
4.2.4 量子阱結(jié)構(gòu) 85
4.3 光源 87
4.3.1 光放大器 88
4.3.2 激光振蕩器 93
4.3.3 發(fā)光二極管 96
4.3.4 半導(dǎo)體激光器:注入型激光二極管 99
4.3.5 有機(jī)發(fā)光二極管(OLED) 103
4.3.6 光信息領(lǐng)域常見的激光器 104
4.4 光電探測(cè)器 105
4.4.1 光電導(dǎo)器件 107
4.4.2 結(jié)型光電二極管 108
4.4.3 電荷耦合器件 111
4.4.4 硅光子器件 112
擴(kuò)展閱讀 116
參考文獻(xiàn) 116
第5章 光子調(diào)制、存儲(chǔ)和顯示器件 120
5.1 光束調(diào)制的光子器件 120
5.1.1 電光效應(yīng) 120
5.1.2 液晶空間光調(diào)制器 122
5.1.3 磁光空間光調(diào)制器 126
5.1.4 聲光調(diào)制器 128
5.1.5 用于光信號(hào)調(diào)制的變形反射鏡器件 129
5.2 光開關(guān)器件 130
5.2.1 標(biāo)準(zhǔn)具開關(guān)器件 131
5.2.2 自電光效應(yīng)器件 132
5.3 三維光存儲(chǔ) 133
5.3.1 全息存儲(chǔ)器件 135
5.4 平板顯示器 137
5.4.1 液晶顯示器 139
5.4.2 LED和OLED顯示器 141
5.4.3 等離子顯示器 143
5.4.4 柔性平板顯示器 144
5.4.5 電泳和電子書顯示器 144
擴(kuò)展閱讀 145
參考文獻(xiàn) 145
第6章 變換域信息處理中的光子學(xué) 147
6.1 引言 147
6.2 傅里葉變換 147
6.2.1 傅里葉變換的性質(zhì) 148
6.2.2 離散傅里葉變換 149
6.2.3 三維傅里葉變換 151
6.2.4 對(duì)數(shù)-極坐標(biāo)系中的傅里葉變換 151
6.2.5 透鏡的傅里葉變換特性 152
6.2.6 分?jǐn)?shù)傅里葉變換 153
6.3 哈特利變換 154
6.4 小波分析與小波變換 155
6.4.1 小波變換 156
6.4.2 二維小波變換與圖形處理 162
6.5 拉東變換 163
6.5.1 中心切片定理 164
6.6 霍夫變換 165
6.6.1 直線檢測(cè) 165
6.6.2 圓圈檢測(cè) 166
6.7 線性變換的光子學(xué)實(shí)現(xiàn) 167
6.7.1 小波變換的光子學(xué)實(shí)現(xiàn) 167
6.7.2 霍夫變換的光子學(xué)實(shí)現(xiàn) 168
擴(kuò)展閱讀 169
參考文獻(xiàn) 170
第7章 圖像的底層光子信息處理 172
7.1 引言 172
7.2 底層圖像處理 173
7.2.1 圖像點(diǎn)運(yùn)算 173
7.2.2 圖像群運(yùn)算 173
7.2.3 圖像鄰域處理 174
7.3 形態(tài)學(xué)運(yùn)算 175
7.3.1 二值形態(tài)學(xué)圖像處理 175
7.3.2 灰度形態(tài)學(xué)處理 176
7.3.3 基于光子技術(shù)的形態(tài)學(xué)處理 176
7.4 將圖像轉(zhuǎn)換為圖形的光子技術(shù) 178
7.4.1 深度圖像采集 179
7.4.2 圖像配準(zhǔn)與影像綜合 179
7.4.3 光子學(xué)輪廓測(cè)定技術(shù) 181
7.4.4 光子學(xué)流量計(jì)量技術(shù) 186
擴(kuò)展閱讀 188
參考文獻(xiàn) 189
第8章 光網(wǎng)絡(luò)通信中的光子學(xué) 191
8.1 光纖中的光傳輸 191
8.1.1 光纖 192
8.1.2 點(diǎn)到點(diǎn)光纖鏈路 198
8.1.3 長(zhǎng)距離光子通信系統(tǒng) 200
8.2 自由空間光子通信 200
8.2.1 近地自由空間光子鏈路 201
8.3 光子通信網(wǎng)絡(luò) 202
8.3.1 波分復(fù)用(WDM) 205
8.3.2 摻鉺光纖放大器(EDFA) 211
8.4 光子安全網(wǎng)絡(luò) 212
8.4.1 相位與偏振加密 213
8.4.2 解密技術(shù)與差錯(cuò)控制 213
8.4.3 光子圖像編碼技術(shù) 213
擴(kuò)展閱讀 215
參考文獻(xiàn) 215
第9章 光子計(jì)算 218
9.1 引言 218
9.2 高速計(jì)算和并行處理的需求 218
9.2.1 單指令多數(shù)據(jù)流(SIMD)體系結(jié)構(gòu) 219
9.2.2 多指令多數(shù)據(jù)流(MIMD)體系結(jié)構(gòu) 220
9.2.3 流水線并行體系結(jié)構(gòu) 220
9.3 電子計(jì)算機(jī)的局限性 221
9.3.1 物理限制 221
9.3.2 拓?fù)湎拗?221
9.3.3 體系結(jié)構(gòu)的瓶頸 222
9.3.4 基本極限 222
9.4 光子計(jì)算 222
9.4.1 吞吐量問題 224
9.5 數(shù)字光學(xué) 225
9.5.1 陣列邏輯、多值邏輯和可編程邏輯 225
9.6 光子多級(jí)互連 227
9.7 用于并行光子計(jì)算的數(shù)字系統(tǒng) 228
9.7.1 余數(shù)數(shù)字系統(tǒng) 229
9.7.2 二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng) 230
9.7.3 帶符號(hào)位數(shù)字系統(tǒng) 230
9.7.4 負(fù)二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)及其變體 232
9.8 光子計(jì)算體系結(jié)構(gòu) 235
9.8.1 光學(xué)陰影投射體系結(jié)構(gòu) 235
9.8.2 基于光學(xué)陰影投射的統(tǒng)一算法和邏輯處理體系結(jié)構(gòu) 237
9.8.3 基于卷積的乘法器體系結(jié)構(gòu) 240
9.8.4 混合光子多元處理器 244
9.8.5 全光數(shù)字多元處理器 244
9.8.6 基于S-SEED的全光子多元處理器 245
擴(kuò)展閱讀 246
參考文獻(xiàn) 246
第10章 光子模式識(shí)別和智能處理 250
10.1 引言 250
10.2 模式識(shí)別的相關(guān)濾波器 250
10.2.1 Vander Lugt相關(guān)器 250
10.3 頻域相關(guān)濾波器 251
10.3.1 相關(guān)性能評(píng)估指標(biāo) 252
10.3.2 頻域相關(guān)濾波器的類型 254
10.3.3 混合數(shù)字-光子相關(guān)器 260
10.3.4 聯(lián)合變換相關(guān)器 260
10.4 智能光子處理 265
10.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN) 265
10.5.1 ANN的訓(xùn)練 267
10.5.2 線性模式分類器和多層感知器 268
10.5.3 無監(jiān)督的ANN 272
10.5.4 ANN的光子實(shí)現(xiàn) 274
10.6 二維模式識(shí)別的聯(lián)想記憶模型 275
10.6.1 自動(dòng)聯(lián)想記憶模型 276
10.6.2 異聯(lián)想記憶 281
10.6.3 光子異聯(lián)想記憶 284
10.6.4 贏家通吃(WTA)模式 285
擴(kuò)展閱讀 287
參考文獻(xiàn) 288
第11章 量子信息處理 291
11.1 引言 291
11.2 符號(hào)與數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 291
11.3 馮??諾依曼熵 293
11.4 量子比特 294
11.4.1 多個(gè)量子比特 295
11.4.2 量子比特的條件概率 296
11.4.3 量子比特的操作 297
11.4.4 量子比特的實(shí)現(xiàn) 297
11.5 糾纏態(tài)與光子糾纏 300
11.6 量子計(jì)算 301
11.6.1 量子邏輯門與電路 302
11.6.2 量子計(jì)算體系結(jié)構(gòu) 305
11.7 量子通信 307
11.7.1 量子密碼學(xué) 307
11.7.2 量子隱形傳態(tài) 310
11.8 小結(jié) 311
擴(kuò)展閱讀 312
參考文獻(xiàn) 312
第12章 納米光子學(xué)信息系統(tǒng) 315
12.1 引言 315
12.2 納米光子器件 315
12.2.1 光子晶體 316
12.2.2 等離子體 326
12.3 光子集成和納米光子學(xué)信息系統(tǒng) 331
擴(kuò)展閱讀 333
參考文獻(xiàn) 334
信息光子學(xué)—理論,技術(shù)與應(yīng)用 作者簡(jiǎn)介
Asit Kumar Datta是印度加爾各答大學(xué)應(yīng)用物理系即后來的應(yīng)用光學(xué)與光子學(xué)系教授、系主任。獲該校電力電子學(xué)博士學(xué)位并作為講師開始了自己的職業(yè)生涯,1989年被任命為電力電子系教授,該系后來發(fā)展為新創(chuàng)建的應(yīng)用光學(xué)與光子學(xué)系。Datta教授對(duì)電力電子學(xué)、控制儀器、光子學(xué)和光學(xué)計(jì)算有重要貢獻(xiàn),完成了12項(xiàng)資助和贊助科研項(xiàng)目,已在印度國(guó)內(nèi)和國(guó)際期刊上發(fā)表論文120余篇,指導(dǎo)14名博士研究生取得博士學(xué)位。Datta教授是工程師協(xié)會(huì),電子和電信工程師協(xié)會(huì)、印度光學(xué)學(xué)會(huì),和印度照明工程師協(xié)會(huì)會(huì)員。他是巴黎,國(guó)際光學(xué)委員會(huì)(ICO)的印度代表,也是國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)兩個(gè)分會(huì)的印度代表。項(xiàng)鵬,1980年生,2008年在南京通信工程學(xué)院通信與信息系統(tǒng)專業(yè)獲得博士學(xué)位,2012年、2016年分別在清華大學(xué)電子工程系、南京航天航空大學(xué)電子信息工程學(xué)院兩次完成博士后科研工作。現(xiàn)就職于中國(guó)人民解放軍陸軍工程大學(xué)通信工程學(xué)院,主要從事光纖通信、微波光子和光電子學(xué)等領(lǐng)域本科生、研究生層次的一線教學(xué)與科研工作。項(xiàng)鵬在光通信與光信息技術(shù)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的學(xué)科背景與學(xué)術(shù)理論功底。近年來獨(dú)立主持江蘇省自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金等科研項(xiàng)目,并作為主要項(xiàng)目成員參與了多項(xiàng)國(guó)家和軍內(nèi)的科研項(xiàng)目的研究工作,尤其是在光通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和基于微波光子學(xué)原理的射頻信號(hào)產(chǎn)生與處理方面頗有建樹,近年來在國(guó)內(nèi)、外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇(發(fā)表在國(guó)際刊物,且被SCI檢索的20余篇),發(fā)明國(guó)家專利3項(xiàng),獲得軍隊(duì)進(jìn)步科技三等獎(jiǎng)1項(xiàng),出版專著1部。
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