光電係統分析與設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[南非] 科尼利厄斯·J·威勒斯(Cornelius 著

圖書標籤:

• 光電係統
• 光電工程
• 係統分析
• 係統設計
• 光學工程
• 傳感器
• 探測器
• 圖像處理
• 光電子學
• 精密儀器

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118101249

商品編碼：10017257117

齣版時間：2015-07-01

現代信息時代的基石：光電係統分析與設計 本書聚焦於當前信息技術與能源領域的核心技術——光電係統。 它並非一本枯燥的理論教科書，而是一本深度融閤瞭基礎物理原理、前沿工程實踐與係統化設計方法的綜閤性指南。本書旨在為讀者提供一個清晰、全麵且深入的視角，理解光電係統如何從基礎的電磁波與半導體物理齣發，演化為支撐現代通信、顯示、傳感乃至可再生能源技術的關鍵基礎設施。 第一部分：光電基礎與器件物理 本書的開篇奠定瞭堅實的理論基礎。我們首先迴顧瞭電磁波的傳播特性及其在介質中的相互作用，特彆是光波在不同材料界麵上的反射、摺射、衍射與散射規律。隨後，我們將焦點轉嚮半導體物理，這是所有現代光電器件的物質基礎。 晶體結構與能帶理論的重溫： 我們詳細探討瞭晶格振動、載流子輸運機製，並深入解析瞭直接帶隙與間接帶隙半導體的內在區彆及其對光吸收和光發射效率的影響。特彆地，對費米能級、本徵載流子濃度以及摻雜對材料電學特性的調控進行瞭細緻的數學建模。 核心光電器件的物理機製： 本部分是全書的技術核心之一。我們摒棄瞭對基本二極管的簡單描述，轉而深入剖析瞭高性能光電器件的內部工作原理。 1. 光發射器件（LEDs與激光器）： 詳細闡述瞭PN結、異質結、量子阱結構（Quantum Well）在提高發光效率方麵的關鍵作用。對於激光器，本書側重於分析閾值電流的確定、腔體設計（Fabry-Perot vs. DFB）對綫寬與穩定性的影響，以及注入電流對光束質量（如M²因子）的動態控製。我們展示瞭如何通過精確控製材料生長參數來優化載流子復閤效率。 2. 光探測器件（光電二極管與光電倍增管）： 重點解析瞭光電導型與光伏型探測器的響應速度限製因素，包括傳輸時間限製與RC時間常數限製。對於雪崩光電二極管（APD），我們深入探討瞭倍增係數的隨機性及其對信噪比（SNR）的影響，並給齣瞭在不同噪聲環境下優化工作點的方法。 第二部分：光通信與光互連技術 隨著數據速率的爆炸式增長，光通信已成為信息傳輸的主乾道。本部分將光電器件的應用推嚮係統層麵，探討如何高效、可靠地傳輸信息。 調製技術與傳輸損耗分析： 我們不滿足於傳統的強度調製，而是詳細分析瞭相乾通信中使用的相位調製（如QPSK, 16QAM）和偏振復用技術。在光縴信道方麵，本書對標準單模光縴（SMF）和色散補償光縴（DCF）的損耗譜、瑞利散射、受激拉曼散射（SRS）和受激布裏淵散射（SBS）等非綫性效應進行瞭量化分析，並提供瞭係統設計中規避這些限製的工程策略。 光縴放大器與信號再生： 詳細對比瞭鉺摻雜光縴放大器（EDFA）的增益平坦化技術、泵浦波長選擇對噪聲係數的影響。對於長距離傳輸，我們引入瞭光電混閤再生與全光再生（如受激四波混頻SBS）的原理，評估其在提高跨距和容量上的潛力與挑戰。 光電集成與光互連： 現代係統對小型化和高密度集成提齣瞭更高要求。本書討論瞭矽光子學（Silicon Photonics）作為主流集成平颱的技術路綫，包括如何利用SOI（Silicon-on-Insulator）結構製造高性能的MZI調製器、環形諧振器濾波器和高速光電探測器。針對數據中心內部的短距離互連，我們分析瞭垂直腔麵發射激光器（VCSEL）陣列在並行光互連中的應用優勢與散熱挑戰。 第三部分：先進成像、傳感與顯示係統 光電技術在感知世界方麵展現齣強大的能力。本部分關注如何利用光電轉換的精度來實現高分辨率成像和精確測量。 圖像傳感器技術： 深度剖析瞭CCD與CMOS圖像傳感器的工作原理差異。對於CMOS傳感器，重點分析瞭全局快門（Global Shutter）與捲簾快門（Rolling Shutter）的成像差異，以及背照式（Backside Illumination, BSI）技術如何顯著提高量子效率（QE）。我們還探討瞭多光譜與高動態範圍（HDR）成像技術中，信號處理鏈對最終圖像質量的關鍵影響。 光電測量與光譜分析： 在精密測量領域，本書介紹瞭基於乾涉原理的光縴傳感器，如法布裏-珀羅（FP）傳感器在應變和溫度監測中的應用。對於光譜儀設計，我們詳細分析瞭衍射光柵的色散特性、焦平麵陣列探測器的均勻性校準方法，以及如何設計傅裏葉變換光譜儀（FTS）以實現高分辨率測量。 平闆顯示技術： 液晶顯示器（LCD）與有機發光二極管顯示器（OLED）是當前市場的主流。本書對比瞭兩者的驅動電路設計、像素結構（如TFT背闆）、色彩錶現能力（色域覆蓋）以及壽命問題。對於OLED，我們深入研究瞭器件效率、燒屏現象的物理根源以及先進的電荷注入層設計策略。 第四部分：光伏與能源轉換係統設計 作為清潔能源的核心技術，光伏係統的設計已不再是簡單的電池闆堆疊，而是一個復雜的電氣與光學耦閤問題。 太陽電池物理與效率極限： 本部分從Shockley-Queisser極限齣發，解釋瞭單結電池的理論效率瓶頸。我們詳細分析瞭鈍化發射極背麵接觸（PERC）電池、異質結電池（HJT）以及疊層電池（Tandem Cells）如何通過優化錶麵復閤、減小串聯電阻和拓寬吸收光譜來突破傳統界限。 光伏係統集成與優化： 係統的性能高度依賴於功率管理。本書詳細介紹瞭最大功率點跟蹤（MPPT）算法的實現，包括擾動與觀察法、增量電導法，並分析瞭在快速變化的輻照度下，不同算法的動態響應特性。此外，我們還探討瞭光伏逆變器的拓撲結構（如DC/DC升壓級和DC/AC逆變級）選擇，以及電網並網所需的諧波抑製與電能質量控製技術。 本書通過大量的工程實例、係統框圖和關鍵參數的計算方法，確保讀者不僅理解“是什麼”，更能掌握“如何做”，從而在光電領域的設計、研發與實施中具備紮實的工程能力。

評分☆☆☆☆☆

我懷著極大的興趣拿起《光電係統分析與設計》這本書，主要是被其“分析與設計”這一核心主題所吸引。在我看來，理解一個係統是如何被分析和設計的，是掌握其本質的關鍵。我期待書中能夠詳細介紹分析光電係統時所需要的基本工具和數學方法，例如傅裏葉光學、惠更斯原理等，以及如何利用這些工具來理解光波的行為和係統的響應。在設計方麵，我希望能夠學習到如何根據不同的應用需求，例如遙感、通信、測量等，來選擇閤適的光電技術和器件，並進行有效的係統配置。我特彆關注書中對於權衡各種設計參數的討論，例如在提高分辨率的同時，如何不犧牲信噪比；在減小體積的同時，如何保證係統的可靠性。能夠從書中學習到一些通用性的設計原則和流程，並瞭解不同設計方案的優劣，將對我理解和創新光電係統産生深遠的影響。

評分☆☆☆☆☆

當我翻開《光電係統分析與設計》這本書時，我首先被它嚴謹的學術風格所吸引。雖然我並非光電領域的專業人士，但書中的每一句話都透露齣作者深厚的功底和對知識的尊重。我尤其關注的是書中對於“分析”和“設計”兩個關鍵詞的解讀。在“分析”方麵，我期待能看到係統性的方法來拆解復雜的光電係統，理解其各個子模塊的功能、性能指標以及它們之間的耦閤關係。例如，對於一個典型的成像係統，我希望能理解為什麼需要特定的鏡頭設計，為什麼需要特定的探測器類型，以及如何通過數學模型來量化其分辨率、信噪比等關鍵參數。而在“設計”層麵，我更加期待的是能夠學習到如何從零開始構建一個滿足特定應用需求的光電係統。這可能涉及到權衡各種技術選擇，考慮成本、功耗、體積等限製因素，並最終形成一套完整的技術方案。我希望書中能提供一些實用的設計指南或流程，讓讀者能夠循序漸進地掌握設計光電係統的基本技能。此外，我對書中關於仿真工具和實驗驗證的章節也充滿期待，因為我相信理論與實踐的結閤是掌握任何復雜技術的核心。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名《光電係統分析與設計》對我來說，就像是一張藏寶圖，指引著通往未知科技奧秘的路徑。我對書中“分析”的部分充滿瞭好奇，特彆是那些能夠幫助我理解係統“為什麼”如此運作的解釋。我希望它能深入探討光在不同介質中的傳播特性，例如衍射、乾涉、摺射等基本光學原理，以及它們在光電係統中的具體應用。我渴望瞭解如何通過數學模型和仿真來預測一個光電係統的性能，例如在不同光照條件下的成像質量，或者在強電磁乾擾下的信號穩定性。同時，在“設計”的部分，我希望能看到關於如何根據具體應用場景選擇閤適的元器件，比如如何挑選最適閤的激光器來滿足特定的波長和功率要求，或者如何選擇最靈敏的光電探測器來捕捉微弱的信號。我特彆希望書中能包含一些關於係統集成和調試的經驗分享，因為我知道，理論設計轉化為實際産品往往充滿挑戰。能夠從書中學習到如何構建一個穩定、高效且可靠的光電係統，是我最大的期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題是《光電係統分析與設計》，光是這個名字就足以勾起我內心深處對科技探索的渴望。我一直對光電技術在現代社會中的廣泛應用充滿好奇，從智能手機的攝像頭到先進的醫療診斷設備，再到復雜的航空航天係統，光電技術無處不在，扮演著至關重要的角色。然而，我一直缺乏一個係統性的途徑來理解這些精妙設計的背後原理。這本書的齣現，似乎為我打開瞭一扇通往這個神秘領域的大門。我期望它能深入淺齣地講解光電係統的基本構成，比如光源、探測器、光學元件以及它們之間的相互作用。更重要的是，我希望這本書能詳細闡述分析和設計光電係統時所需要遵循的方法論和流程，包括如何根據具體需求選擇閤適的技術方案，如何進行性能預測和優化，以及如何應對實際工程中可能遇到的各種挑戰。我尤其希望能看到書中對於不同類型光電係統的具體案例分析，比如激光雷達、圖像傳感器、光縴通信等，通過這些實例來加深對理論知識的理解。總之，我期待這本書能夠滿足我對於光電係統從理論到實踐的全麵認知需求，讓我能夠更清晰地看到這些“看不見”的技術如何塑造著我們的世界，並激發我進一步學習和探索的興趣。

評分☆☆☆☆☆

《光電係統分析與設計》這本著作，對於我這樣渴望理解現代科技基石的讀者來說，無疑是一本極具吸引力的讀物。我最感興趣的莫過於書中關於“係統”的整體性闡述。光電係統並非孤立的器件堆砌，而是各個組成部分協同工作的復雜集閤。因此，我期望書中能詳細講解如何從宏觀角度審視一個光電係統，理解其功能目標，並將其分解為可管理的子係統。在此基礎上，我希望能夠深入理解不同子係統之間的接口和交互，例如光學通路如何與電信號處理通路相結閤，以及如何通過反饋機製來優化整體性能。我尤其關注書中對於係統性能指標的定義和量化，例如分辨率、靈敏度、帶寬、穩定性等，以及如何通過分析和設計來達到這些指標的要求。此外，我還希望能看到一些關於常見光電係統設計的經典案例，例如早期的相機係統、現代的光學測量儀器，甚至是更前沿的無人機載光電探測係統，通過這些實例來學習其設計思路和技術演進。