光電子學（修訂版）/高等學校電子信息類專業係列教材 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

光電子學是以光頻波段的電子學效應基本理論和應用原理為研究對象，並由近代光學與電子學相互交叉滲透而形成的一門新興分支學科。
《光電子學（修訂版）》的作者閻吉祥教授是北京理工大學的教授，博士生導師，早年畢業於北京大學物理係，有極為豐富的科研經驗和寫作經驗。本書是閻教授在前一版的基礎上不斷增刪、精心修改而成，主要討論光的本性以及光的産生、傳輸、探測、成像和光與物質相互作用，可作為高等院校光電子專業高年級本科生及相關專業研究生的教材，也可供本領域科技工作者參考。

內容簡介

本書是為適應光電子學科新的發展形勢和教學要求而編寫的。全書共8章，依次介紹光本性理論的發展、光輻射與輻射源、塊狀固體激光器、光縴激光器、光傳輸與傳輸介質、光電探測與探測器、光電成像與成像係統以及非綫性光學基礎等方麵的知識。
本書可作為高等院校光電子專業高年級本科生及相關專業研究生的教材，也可供本領域科技工作者參考。

作者簡介

閻吉祥，北京理工大學教授，博士生導師，畢業於北京大學物理係，主要研究方嚮為激光技術、光電子學、自適應光學和空間光學。曾作為負責人多次承擔國傢自然科學基金和“863”項目。 在國內外學術刊物及學術會議公開發錶論文100餘篇，其中30餘篇被三大檢索收錄。編著20餘部教材及專著，兩部作品的版權已輸齣至颱灣。曾任《中國大百科全書》（第2版）物理捲編委及作者。

目錄

緒論
第1章光本性理論的發展
1.1早期學說
1.1.1經典粒子與波動
1.1.2光的微粒說
1.1.3光的波動說
1.2光的電磁理論
1.2.1電磁感應定律
1.2.2Maxwell電磁理論
1.2.3光的電磁理論概述
1.3光波的疊加與乾涉
1.3.1光波的獨立傳播性
1.3.2光波疊加原理
1.3.3光波的相乾條件
1.4相乾性的進一步討論
1.4.1復色場的復錶示
1.4.2空間和時間相乾度
1.4.3空間和時間相關性的測量
1.5早期光量子論及波粒二象性
1.5.1輻射與能量子概念
1.5.2光電效應與光量子概念
1.5.3康普頓散射和光量子性的進一步證實
1.5.4光的波粒二象性
1.6現代光量子理論簡介
1.6.1矢量空間和綫性算符
1.6.2一維諧振子
1.6.3電磁場的量子化
1.6.4相乾光子態
1.6.5密度算符和量子分布
1.6.6量子光學簡介
小結
習題
第2章光輻射與輻射源
2.1原子發光機理
2.1.1α粒子散射和原子的核式結構
2.1.2氫原子光譜和玻爾原子模型
2.1.3量子力學和原子發光
2.1.4光譜綫的展寬
2.2自發輻射和普通光源
2.3激光産生機理
2.3.1激光器的腔模概念
2.3.2激光産生的必要條件
2.3.3激光産生的充分條件
2.4激光的物理特性
2.4.1單色性與時間相乾性
2.4.2方嚮性和空間相乾性
2.4.3高階相關
2.4.4高亮度
2.5激光器的工作特性簡介
2.5.1超短脈衝特性
2.5.2頻率穩定特性
2.6半導體的能帶結構和電子狀態
2.6.1能帶概念的引入
2.6.2半導體中的電子狀態
2.7激發與復閤輻射
2.7.1直接躍遷和半導體發光材料
2.7.2態密度和電子的激發
2.7.3非本徵半導體材料的PN結
2.8發光二極管工作機理
2.9半導體激光器
2.9.1半導體中的光增益
2.9.2損耗和閾值振蕩條件
2.10異質結半導體激光器
2.10.1異質結
2.10.2激光器的結構
小結
習題
第3章塊狀固體激光器
3.1概述
3.2LD泵浦固體激光器
3.2.1與閃光燈泵浦的比較
3.2.2二極管激光泵浦固體激光器的閾值功率和高於閾值的工作
3.2.3LD泵浦固體激光器的結構
3.3薄片激光器
3.3.1薄片介質及泵浦
3.3.2薄片激光器工作原理
3.3.3“液體”激光器
3.4闆條激光器
3.5固體的熱容
3.5.1固體熱容的經典理論
3.5.2固體熱容的量子理論
3.6激光器的熱容工作
3.6.1儲熱與升溫
3.6.2溫度分布與熱應力
3.6.3光束畸變
3.6.4熱容激光器一例
小結
習題
第4章光縴激光器
4.1引言
4.2幾種稀土離子的能級和譜
4.2.1概述
4.2.2矽光縴中幾種稀土離子的激光能級和譜
4.2.3氟光縴中幾種稀土離子的激光能級和譜
4.3模及單模運轉條件
4.3.1塊狀工作介質
4.3.2光縴工作物質
4.3.3模特性與截止頻率
4.3.4光縴激光器的基本結構
4.4雙包層光縴激光器
4.4.1單包層光縴的限製
4.4.2雙包層光縴激光器
4.4.3光子晶體光縴激光器簡介
4.5受激散射光縴激光器
4.5.1Raman散射光縴激光器
4.5.2受激布裏淵散射光縴激光器
4.6調Q和鎖模光縴激光器
4.6.1光縴激光器的調Q工作
4.6.2光縴激光器的鎖模工作
小結
習題
第5章光傳輸與傳輸介質
5.1光綫在均勻介質及介質界麵的傳輸
5.1.1光綫在均勻介質中的傳輸
5.1.2光綫在介質界麵的透射傳輸
5.1.3光綫通過薄透鏡的傳輸
5.2高斯光束的傳輸
5.2.1Gauss光束及其特徵參數
5.2.2Gauss光束在自由空間的傳輸
5.2.3Gauss光束通過薄透鏡的傳輸
5.3平麵介質波導的射綫光學理論
5.3.1光綫在介質界麵的反射和摺射
5.3.2光綫在平闆波導中的傳播
5.3.3平闆介質波導中的導波
5.3.4Goos�睭�|nchen位移和波導層的有效厚度
5.4平闆波導的電磁理論基礎
5.4.1麥剋斯韋方程組的一般形式
5.4.2平闆波導中的麥剋斯韋方程組
5.4.3TE波場方程的解
5.4.4TE波的模和截止條件
5.4.5導波模的性質
5.5通道波導簡介
5.5.1通道波導的種類
5.5.2矢量波方程
5.5.3標量方程近似及分離變量法
5.5.4標量方程的其他解法簡介
5.6導波模耦閤理論簡介
5.6.1方嚮耦閤基本概念
5.6.2耦閤波方程
5.6.3耦閤波標量方程
5.6.4標量方程的解
5.6.5周期波導
5.6.6波導模的傳輸
5.7半導體波導理論
5.7.1改變半導體摺射率的方法
5.7.2半導體平闆波導
5.7.3通道波導
5.7.4耦閤效應
5.7.5半導體波導中的損耗
5.8波導理論的新進展
5.8.1非綫性波導中的二次諧波産生
5.8.2光波導的非正交耦閤模理論
5.9絕緣晶體波導器件
5.9.1方嚮耦閤器
5.9.2平衡橋乾涉儀和交叉波導
5.9.3乾涉濾波器
5.9.4耦閤模濾波器
5.9.5偏振選擇裝置
5.9.6透射光柵
5.9.7反射光柵
5.9.8電光光柵和聲光光柵
5.9.9光柵耦閤器
5.10半導體波導裝置
5.10.1半導體被動波導
5.10.2電光波導調製器
5.10.3光電集成迴路
5.11光波導應用舉例
5.11.1平麵集成光學RF譜分析儀
5.11.2波導芯片連接器
5.11.3通道波導A/D轉換器
5.11.4導波光通信
5.12MOEMS簡介
5.12.1衍射微透鏡
5.12.2摺射微透鏡
5.12.3MOEM係統
小結
習題
第6章光電探測與探測器
6.1光電探測器性能概述
6.1.1響應率
6.1.2等效噪聲功率
6.1.3探測率
6.1.4量子效率
6.1.5響應時間
6.1.6綫性區
6.1.7噪聲
6.2光探測器工作基礎
6.2.1外光電效應
6.2.2光電導效應
6.2.3光生伏特效應
6.2.4光�踩泉駁縲в�
6.3(基於外光電效應的)光電子發射型光電探測器
6.3.1光電倍增管的結構及工作
6.3.2光電倍增管的主要性能
6.4光電導型探測器
6.4.1概述
6.4.2Hg1-xCdxTe光導探測器的性能
6.5光伏型探測器
6.5.1概述
6.5.2PN結光電二極管電流特性簡介
6.5.3響應率與探測率
6.5.4噪聲
6.6直接探測技術
6.6.1環境輻射
6.6.2直接探測中的噪聲
6.6.3歸一化探測率D�腸薥n
6.7光相乾探測技術簡介
6.7.1光相乾探測原理
6.7.2光相乾探測的特性
小結
習題
第7章光電成像與成像係統
7.1概述
7.2圖像探測器簡介
7.2.1真空成像器件
7.2.2CCD成像器件
7.2.3CID成像器件
7.3點擴展函數及基於點擴展函數的性能指標
7.3.1點擴展函數
7.3.2Strehl比
7.3.3圓圍能量與空間頻率的關係
7.4光學傳遞函數概念
7.5調製傳遞函數
7.5.1調製
7.5.2調製傳遞函數
7.6光學係統的調製傳遞函數MTF
7.6.1衍射極限MTFd
7.6.2像差影響
7.6.3離焦的影響
7.7光電成像係統簡介
7.7.1非掃描光電成像係統簡介
7.7.2掃描光電成像係統簡介
7.7.3光學成像係統性能指標
7.8非掃描成像係統性能的進一步描述
7.8.1視場
7.8.2噪聲與信噪比
7.8.3分段凝視或柵格掃描
7.9掃描成像係統性能的進一步描述
7.9.1掃描成像係統的工作原理
7.9.2掃描成像係統中的噪聲
小結
習題
第8章非綫性光學基礎
8.1概述
8.1.1非綫性波方程
8.1.2方程的慢變化包絡近似形式
8.1.3材料的非綫性及其與光波的耦閤
8.2光學相位共軛
8.2.1相位共軛波的定義
8.2.2PCM與CPM的比較
8.3三波混頻
8.3.1相位匹配三波混頻
8.3.2相位失配三波混頻
8.4簡並四波混頻
8.4.1FWM産生的前嚮共軛波
8.4.2FWM産生的後嚮共軛波
8.4.3DFWM相位共軛的實驗研究
8.5近簡並四波混頻
8.6諧振DFWM
8.6.1定性描述
8.6.2定量討論
8.7光子迴波
8.7.1二能級係統中光子迴波的定性描述
8.7.2光子迴波相位共軛的定量結果
8.8受激散射
8.8.1受激喇曼散射
8.8.2受激布裏淵散射
8.9光摺變效應和材料
8.9.1光摺變效應
8.9.2幾種光摺變材料
8.10自泵浦相位共軛
8.10.1有兩塊外加反射鏡的情況
8.10.2隻有一塊反射鏡的情況
8.10.3無外加反射鏡的情況
小結
習題
附錄常用物理常數
術語索引
參考文獻

精彩書摘

由光源發齣的光必須經過一定的傳輸纔能抵達探測器或成像係統。光的傳輸除很少情況下是在真空中進行外，一般情況下都是在某種介質中進行的。因此，光傳輸與傳輸介質是光電子學的重要研究課題。
5.1光綫在均勻介質及介質界麵的傳輸
5.1.1光綫在均勻介質中的傳輸
在介質中任選參考軸z，設光綫沿與z軸成某一角度的方嚮傳輸距離L。由路徑段的起點與終點分彆作與z軸垂直的截麵Mi與Mo並分彆交z軸於z1和z2點(如圖5.1所示)。
圖5.1光綫在均勻介質中傳輸一段距離L
光綫在某一橫截麵內可以用兩個坐標參數來錶徵，一個是光綫與參考軸的距離r； 另一個是光綫與軸綫的夾角θ。而且規定，光綫行進的方嚮在軸上方時，θ為正，反之為負。這樣，光綫在Mi和Mo內分彆用參數ri、θi和ro、θo錶徵。由幾何關係容易看齣，這兩組參數之間的關係為
ro=ri+Ltanθi
θo=θi
如果限於考慮傍軸光綫，則tanθ≈θ，於是，上述方程可簡化為
ro=ri+Lθi
θo=θi(5.1)
式(5.1)也可以錶示為矩陣形式，即
ro
θo=1L
01ri
θi=TLri
θi(5.2)
其中列矩陣錶示光綫在橫截麵內坐標，而方陣
TL=1L
01(5.3)
則描述光綫在這段介質中傳輸時，介質對它的變換作用。在本章的討論中，這種描述方法被推廣到各種情況，即光綫傳輸穿越不同介質的界麵，或通過某種光學元件，或幾種情況的組閤，其經曆的變換均可用方陣
T=AB
CD(5.4)
描述，並稱式(5.4)為ABCD矩陣，而這種錶示法相應地稱為ABCD矩陣法。下麵就基於這種方法討論其他情況，並始終假定光綫滿足傍軸條件。
5.1.2光綫在介質界麵的透射傳輸
……

前言/序言

光電子學是以光頻波段的電子學效應基本理論和應用原理為研究對象，由近代光學與電子學相互交叉滲透而形成的一門新興分支學科。
本書作為高等院校相關專業光電子學課程的教材，主要討論光的本性以及光的産生、傳輸、探測、成像和光與物質相互作用。事實上，光的傳輸、探測和成像過程均會涉及光與物質的相互作用，但很多情況下是在宏觀層麵研究這些過程，以緻往往不太關注光與物質的相互作用。當強調光與物質的相互作用時，更應注重的是光與組成物質的微觀粒子，主要是原子和分子等的相互作用。而在考慮輻射與原子和分子的相互作用時，隻有當光的電場強度可以與原子內部的平均場強相比擬時，這種作用纔是明顯的。鑒於後者的典型值具有1010V/m的量級，所以，迄今為止，能滿足這一要求的隻有較強的激光。由此可以看齣激光及其與物質的相互作用在光電子學領域的重要性。
本書在討論光本性理論的發展（第1章）、光輻射與輻射源（第2章）、光傳輸與傳輸介質（第5章）、光電探測與探測器（第6章）及光成像與成像係統（第7章）的基礎上，著重討論瞭幾種當前備受關注的固體激光器（第3、4章）及強光與物質相互作用産生的非綫性光學效應（第8章）。
本書在寫作過程中承濛周壽桓院士的指導，從立項到齣版始終得到清華大學齣版社計算機與信息分社電子信息教材事業部梁穎主任和曾珊編輯的大力支持，曾珊編輯為圖書的齣版做瞭很多極有幫助的工作。本書在編寫過程中參考瞭大量文獻，書的錄入主要由作者的多名博士和碩士研究生完成，在此一並錶示誠摯的感謝。書中錯誤和欠妥之處，懇請讀者不吝賜教。
作者

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