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光子學與光電子學:從基礎到應用 版權信息
- ISBN：9787122461414
- 條形碼：9787122461414 ; 978-7-122-46141-4
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
光子學與光電子學:從基礎到應用 本書特色
★ 從光子學與光電子學理論出發編排章節，系統地闡述新技術和典型應用。★ 從與日常生活密切相關的知識出發，普及光子學與光電子學技術與器件。★ 可供光電器件、系統、裝備相關從業人員參考，還可作為相關專業教材。★ 免費提供各章的電子教學課件、習題及題解、實驗教程，封底掃碼獲取。
光子學與光電子學:從基礎到應用 內容簡介
本書以光的干涉、偏振、雙折射和非線性等電磁理論為基礎，首先從光電效應、電光/磁光/聲光/熱電效應出發，介紹了各種激光器、濾波器和摻鉺光纖放大器和光纖拉曼放大器，闡述了幾種光探測器和太陽能電池、各種光調制器、光開關和光隔離器的工作原理；其次從光熱/光電導/光電荷效應和電致/光致發光等效應出發，介紹了用于軍事目標偵察制導和跟蹤的紅外熱成像技術、廣泛用于武器裝備和惡劣環境使用的有機電致發光顯示器件等；*后，給出光子學與光電子學在海底、空間、移動和對潛光通信以及在軍用光電系統、激光武器、慣性導航和反潛聲吶光纖水聽器等系統中的應用。 本書概念清楚、由淺入深、系統性強、內容前后呼應、敘述通俗易懂、圖文并茂。 本書可供從事光電器件、民用/軍事光電系統/裝備的研究教學、規劃設計、管理維護有關人員參考，也可作為相關專業學生的教材。 為配合高校教學、企業培訓的需要，本書免費提供教學課件、習題及題解、實驗教程，有需要的讀者可掃描封底二維碼獲取。
光子學與光電子學:從基礎到應用 目錄
第1章概述和理論基礎 11.1概述21.1.1光子學21.1.2光電子學41.1.3光電子器件進展情況71.1.4光電系統發展概況91.2光的本質141.2.1光的波動性——麥克斯韋預言了電磁波的存在141.2.2光的粒子性——普朗克提出量子概念，愛因斯坦提出單色光的*小單位是光子161.3均勻介質中的光波181.3.1平面電磁波——光場泛指電場，光程差和相位差181.3.2麥克斯韋波動方程——統一電磁波的理論獲得了極大的成功201.3.3相速度和折射率231.3.4群速度和群折射率24第1章概述和理論基礎 11.1概述21.1.1光子學21.1.2光電子學41.1.3光電子器件進展情況71.1.4光電系統發展概況91.2光的本質141.2.1光的波動性——麥克斯韋預言了電磁波的存在141.2.2光的粒子性——普朗克提出量子概念，愛因斯坦提出單色光的*小單位是光子161.3均勻介質中的光波181.3.1平面電磁波——光場泛指電場，光程差和相位差181.3.2麥克斯韋波動方程——統一電磁波的理論獲得了極大的成功201.3.3相速度和折射率231.3.4群速度和群折射率241.4相干——相干光、非相干光、各種光源比較251.5光電子學基礎知識281.5.1能帶理論281.5.2半導體對光的吸收——光探測器、激光器、光放大器基礎301.5.3載流子的產生、復合、擴散和漂移——光電、光導、光伏效應器件基礎32
第2章光的干涉——激光器、濾波器和慣性導航光纖陀螺 34、2.1光的干涉——激光器及激光武器352.1.1干涉是自然界普遍存在的現象——水波干涉、繃緊弦線、電波諧振352.1.2法布里珀羅光學諧振腔——兩塊平行的反射鏡352.1.3固體激光器——戰術激光武器382.1.4氣體激光器——氣體放電實現粒子數反轉412.1.5染料激光器——光泵浦液體工作物質422.1.6化學激光器——化學反應使腔內粒子數反轉的氣體激光器432.1.7堿金屬蒸氣激光器——半導體激光泵浦的氣體激光器432.1.8半導體激光器——基于法布里珀羅光學諧振腔442.1.9半導體光放大器——沒有反饋的法布里珀羅光學諧振腔472.1.10自由電子激光器——高能定向電子束（工作介質）產生激光輻射492.2光的干涉——光濾波器、調制器和波分復用器512.2.1法布里珀羅濾波器——基本型、光纖型、級聯型512.2.2馬赫曾德爾干涉儀——經不同路徑傳輸的兩束光干涉532.2.3光纖水聽器系統——基于馬赫曾德爾干涉的反潛聲吶的核心部件552.2.4馬赫曾德爾光調制器——外加電場控制兩個分支光波的相位差552.2.5從電介質鏡到光子晶體——從一維晶體到三維晶體562.2.6介質薄膜光濾波解復用器——利用光干涉選擇波長582.3光的衍射——光柵解復用器、激光器和濾波器592.3.1夫瑯禾費衍射——平面波（準直光）衍射592.3.2衍射光柵——折射率周期性變化的任何物體612.3.3反射光柵解復用器——光柵對不同波長光的衍射角不同622.3.4陣列波導光柵腔體波長可調激光器——可精確設置發射波長位置632.3.5布拉格光柵——一列平行半反射鏡642.3.6光纖光柵濾波器——折射率周期性變化的光柵反射共振波長附近的光652.3.7分布反饋激光器——布拉格光柵應用于激光器662.3.8光柵波長可調激光器——外部光柵、布拉格光柵改變波長682.3.9垂直腔表面發射激光器——激光腔體兩端面由電介質鏡組成692.3.10光纖激光器——激光武器702.4陣列波導光柵（AWG）器件——復用器、濾波器和多波長收發機732.4.1AWG星形耦合器——相位中心區、光柵圓羅蘭圓中心耦合區732.4.2AWG的工作原理——多波長光經不同路徑在終點干涉742.4.3AWG復用/解復用器——經過不同光程傳輸后的光干涉762.4.4AWG濾波器——數字調諧、功率均衡772.4.5AWG平面光波導多信道光接收機——解復用器 陣列光探測器 前置放大器782.4.6AWG用于多波長光源——對寬譜光分割782.4.7AWG用于光網絡單元無色WDMPON——ONU無光源或使用寬譜光源792.5光纖陀螺——飛機、導彈、艦船、坦克等慣性導航792.5.1真空中的薩尼亞克效應——兩束光在環路中相對傳輸后干涉802.5.2光纖中的薩尼亞克效應——順、反時針傳輸光的相位差與角速度和光纖長度成正比812.5.3光纖陀螺——航天、航空、航海、兵器等領域應用廣泛822.6激光武器852.6.1戰術激光武器852.6.2戰略激光武器862.6.3激光器種類872.7全息技術——利用光的干涉記錄并重現物體真實三維圖像88
第3章光的偏振——高速光纖通信系統 903.1偏振的基本概念——晶體只允許某一特定方向上的光通過913.1.1線偏振光913.1.2圓偏振光923.2光纖的偏振特性和偏振分集接收943.2.1光纖的偏振特性——制造缺陷或彎折扭曲致纖芯折射率不等943.2.2相干檢測偏振分集接收——輸出與偏振無關953.3偏振復用相干接收系統953.3.1偏振復用光纖傳輸系統953.3.2偏振復用相干接收無中繼傳輸試驗系統——實驗室已進行了11000 km距離傳輸96
第4章光的雙折射效應——偏振器和液晶顯示器 984.1光的雙折射效應概述994.1.1各向同性材料和各向異性材料994.1.2光的雙折射效應——各向異性晶體使非偏振光折射成兩束正交的線偏振光994.1.3雙折射的幾種特例——光相位調制器和液晶顯示器1004.1.4晶體的雙色性——對光的吸收取決于光波傳輸的方向和偏振態1024.1.5光纖雙折射效應——光纖圓柱對稱性受到破壞的非均勻應力引起1024.2雙折射器件——偏振器件1024.2.1相位延遲片和相位補償器1024.2.2起偏器和檢偏器1044.2.3尼科耳棱鏡 —— 一種起偏器1054.2.4沃拉斯頓棱鏡 —— 一種偏振分光器1054.2.5偏振控制器——用光纖雙折射控制偏振1064.3液晶顯示器件——雙折射和偏振的應用1074.3.1液晶的雙折射效應和偏振特性——液晶快慢軸兩個方向傳輸的折射率不等1074.3.2扭曲雙折射向列相液晶顯示器件——外加電場使液晶分子轉變排列方式實現對線偏振光調制1104.3.3超扭曲向列相液晶顯示器件1144.3.4超扭曲向列相液晶顯示器件的色彩技術——液晶像素調制白色背光源光，濾色器獲得三基色，不同比例三基色光混合1154.3.5有源矩陣驅動液晶顯示器件——無串擾、顯示質量高1164.3.6液晶顯示器應用及前景1184.4立體眼鏡1194.4.1縱橫檢偏器3D眼鏡1194.4.2扭曲液晶光門3D眼鏡119
第5章光電效應——光探測器、太陽能電池 1205.1光探測概述1215.1.1光探測原理——光的受激吸收1215.1.2響應度和量子效率1215.1.3響應帶寬——受限于結電容和負載電阻組成的時間常數1225.2光探測器——光電效應把光信號轉變為電信號1235.2.1PN結光敏二極管1235.2.2PIN光敏二極管——擴大增益帶寬、提高量子效率1245.2.3雪崩光敏二極管——倍增光生電流1265.2.4單行載流子光探測器——只有電子充當載流子可減小渡越時間1285.2.5波導光探測器——內量子效率高、響應速度快1295.2.6肖特基結光探測器——金屬半導體金屬（MSM）結構1305.2.7紫外光探測器1315.2.8光敏晶體管——具有光生電流增益的光探測器1325.3太陽能電池——光電效應把光能轉化成電能1335.3.1太陽能電池概述1335.3.2太陽能電池發展歷史1355.3.3太陽能電池工作原理——載流子擴散建立內部電場，引起載流子漂移在外電路產生開路電壓1365.3.4太陽能電池IV特性1385.3.5太陽能電池的等效電路1415.3.6太陽能電池的并聯和串聯——串聯提高輸出電壓，并聯提高輸出電流1425.3.7溫度對光伏電池的影響——輸出電壓和效率隨溫度下降增加1445.3.8太陽能電池材料、器件種類和提高效率的措施1455.3.9聚光太陽能電池1505.3.10商用太陽能電池技術指標和特性曲線152
第6章電光/磁光/聲光/熱電效應——光調制品、光隔離器和光開關 1546.1電光效應——光調制器和光開關1556.1.1電光效應原理——外電場使晶體折射率n變化1556.1.2電光相位調制器1566.1.3電光開關——其輸出由波導光相位差決定1576.2磁光效應——磁光開關和光隔離器1586.2.1磁光效應原理——強磁場使非旋光材料偏振面發生右旋轉1586.2.2磁光開關1586.2.3光隔離器——隔離入射光和反射光1596.3聲光效應——濾波器、調制器和聲光開關1606.3.1聲光效應原理——聲波引起晶體折射率周期性變化1606.3.2聲光濾波器——聲生光柵對波長具有選擇性1616.3.3聲光調制器——聲生光柵對入射光調制輸出衍射光波1626.3.4聲光開關1646.4熱電效應及熱光開關1656.4.1熱電效應原理——外部熱源引起波導折射率n變化1656.4.2熱光開關165
第7章非線性光學效應——光纖拉曼放大器 1667.1非線性光學效應——由強光場引起1677.1.1非線性光學效應概念——強電場引起電介質極化1677.1.2幾種光纖非線性光學效應1677.2光纖拉曼放大器——增益頻譜只由泵浦波長決定1697.2.1光纖拉曼放大器的工作原理——拉曼散射光頻等于信號光頻1697.2.2拉曼增益和帶寬——信號光與泵浦光頻差不同增益也不同1707.2.3放大倍數和增益飽和1727.2.4噪聲指數——等效噪聲比EDFA的小1727.2.5多波長泵浦增益帶寬——獲得平坦光增益帶寬1727.2.6光纖拉曼放大技術應用——全波段使用，與EDFA混合使用1737.3光纖孤子通信——光纖自相位調制補償群速度色散使光脈沖波形始終維持不變1747.3.1基本概念——光纖非線性應用的典型事例1747.3.2光孤子通信實驗系統175
第8章光纖波導及其傳光原理 1768.1光與介質的相互作用——光反射和折射1778.1.1斯涅耳定律和全反射1778.1.2抗反射膜——使入射光和反射光相消干涉1798.1.3光纖傳導模——TE模、TM模和HE模1808.2光纖傳光原理1818.2.1漸變多模光纖傳光原理——折射率分布使光線同時到達終點1818.2.2數值孔徑和受光范圍——數值孔徑越大，接收光能力越強，但信號展寬越大1828.2.3光線光學分析光纖傳光原理——各種傳導模沿光纖傳輸1838.2.4導波光學分析光纖傳光原理——由麥克斯韋波動方程完美解釋1858.3光纖的基本特性1878.3.1基模傳輸條件——V參數小于2.4051888.3.2場結構和模式簡并1888.3.3雙折射效應和偏振特性1888.4光纖的傳輸特性1898.4.1光纖色散——展寬輸入脈沖、減少光纖帶寬1898.4.2光纖衰減1908.5光纖衰減的補償——摻鉺光纖放大器1918.5.1摻鉺光纖放大器的構成1918.5.2EDFA工作原理及其特性——泵浦光能量轉移到信號光192
第9章光波通信系統——海底、空間、移動和對潛通知 1959.1海底光纜通信系統1969.1.1海底光纜通信系統在世界通信網絡中的地位和作用1969.1.2海底光纜通信系統組成和分類1969.1.3連接中國的海底光纜通信系統1979.1.4海底光纜系統供電1999.1.5無中繼海底光纜傳輸系統2009.2空間光通信系統關鍵技術2029.2.1光學天線2029.2.2光發射機2039.2.3光接收機2079.2.4捕獲、瞄準和跟蹤2089.2.5空間分集系統2099.2.6信道2099.3自由空間光通信2109.3.1大氣光通信2119.3.2星地間光通信2129.3.3衛星間光通信2159.4藍綠光通信——傳輸介質為海水2179.4.1概述2179.4.2激光對潛通信種類2189.4.3藍綠光通信系統2199.5光纖傳輸技術在移動通信中的應用2209.5.1光纖傳輸正交頻分復用信號——4G、5G移動通信系統基礎2209.5.2光纖傳輸射頻信號——HFC、OSCM、OOFDM2229.5.3光纖傳輸碼分多址信號——3G移動通信系統基礎222
第10章發光及其顯示器件——電致發光和光致發光LED 22410.1電致發光和光致發光22510.1.1電致發光——直接把電能轉換成光能（如發光二極管）22510.1.2電致發光LED材料和結構22610.1.3光致發光——光能或電能激勵的高能量光子（波長短）以低能量光子發射22810.1.4LED的主要特性和應用23010.2電致發光顯示器件23110.2.1薄膜電致發光顯示——摻有磷光體的薄膜電致發光23110.2.2厚膜/薄膜混合電致發光顯示——用藍光激發紅光、綠光23310.2.3粉末電致發光顯示23410.3有機電致發光顯示（OLED）器件——電流驅動有機半導體薄膜材料發光和顯示23410.3.1OLED器件的結構23410.3.2OLED顯示的工作原理——受激分子價電子從激發態回到基態時，發出其能級差的光子23510.3.3有源矩陣驅動OLED顯示器件23510.4電致發光顯示器件的應用和發展前景23610.4.1電致發光顯示器件種類及應用23610.4.2鈣鈦礦發光二極管（PeLED）及發展前景237
第11章光熱、光電導、光電荷效應——紅外探測器、圖像傳感器和國陸離裝備應用 23911.1光熱效應及其器件24011.1.1熱敏效應——熱敏電阻吸收光輻射使阻值相應發生改變24011.1.2溫差電效應——溫差電熱電偶產生溫差電動勢24011.1.3熱釋電效應——熱釋電探測器、熱成像系統24111.2光電導效應——紅外探測、光電控制和光電制導應用24311.2.1光敏電阻工作原理——入射光子使材料電導率隨入射光強變化24311.2.2光敏電阻特性24411.2.3光敏電阻的偏置電路24611.2.4光敏電阻種類和紅外探測應用24611.3光電荷效應——信號處理、數字存儲和圖像傳感應用24811.3.1電荷耦合器件（CCD）工作原理——集光/電轉換、電荷存儲、電荷轉移和自掃描等功能于一體24911.3.2電荷耦合攝像器件工作原理——二維圖像光信號轉換為一維電信號的功能器件25511.3.3CCD的應用——信號處理、數字存儲和圖像傳感25311.3.4CMOS圖像傳感器——芯片上的照相機25311.3.5圖像傳感器系統及色彩分離技術——濾波法、三色分光棱鏡法和光敏二極管色彩分離法25511.3.6CMOS和CCD攝像器件的比較25711.3.7光子效應器件匯總25811.4紅外熱成像技術——紅外輻射分布轉換成可見圖像25911.4.1熱成像機理——利用目標與背景溫度和輻射率差生成圖像26011.4.2熱探測器、光/電轉換和制冷26011.4.3熱成像裝置組成及工作原理26211.4.4焦平面陣列紅外探測器26311.5紅外技術的應用——軍事目標的偵察、制導和跟蹤26411.5.1紅外偵察——熱像儀不受氣候、戰場環境限制26511.5.2紅外遙感——軍用和民用機載遙感、星載遙感26511.5.3紅外告警——對來襲威脅源探測告警、啟動反擊系統26511.5.4紅外跟蹤——對目標搜索、發現、識別和跟蹤26511.5.5紅外制導——導引頭紅外捕獲、跟蹤并引導導彈飛向目標26611.5.6紅外測溫——非接觸式測溫26811.5.7紅外醫療——紅外測溫儀和熱像儀用于疾病診斷26811.5.8其他應用269
附錄A縮寫名詞術語 270
附錄B器件系統應用內容索引 276
參考文獻 280
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