普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材：光电子技术及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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石顺祥，刘继芳 著

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• 光电子技术
• 电子科学与技术
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• 光电子器件
• 光通信
• 激光技术
• 显示技术
• 传感器

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030265678

版次：1

商品编码：10320116

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-02-01

用纸：胶版纸

页数：286

字数：485000

正文语种：中文

编辑推荐

《光电子技术及其应用》特点：
清晰的物理概念，适应非光电专业的教学需求
广泛的涉猎面，普及多样性的光电子技术知识
重视相干光应用，全面反映光电子技术的新进展
丰富的思考题，帮助读者巩固光电子技术基本知识

内容简介

《光电子技术及其应用》系统、全面地介绍了光电子技术及其相关应用。第1章介绍光的基本属性，强调光的相干性。为全书讨论的内容奠定基础；第2～4章介绍激光产生的基本理论与典型激光器，激光应用中的基本技术，激光在大气、水下和光纤中的传输特性；第5～7章介绍光电子技术应用中常用的无源器件，光电探测技术及器件，以及光电子技术在精密测量、光信息处理、激光通信、激光雷达与制导、光纤传感、激光加工等领域中的应用。
《光电子技术及其应用》可作为光电子技术相关专业的本科生教材，以及电子信息类非光电子技术专业的选修课教材，也可作为从事光电子技术及应用的工程技术人员的参考书。

目录

丛书序
前言
第1章 光的基本属性
1.1 光的波粒二重性
1.2 光的电磁理论
1.2.1 光电磁波
1.2.2 电磁波谱
1.2.3 光的能量及其量度单位
1.3 光的相干性
1.3.1 基本概念
1.3.2 普通光源的相干性
1.3.3 激光器的相干性
思考题1
参考文献

第2章 激光器
2.1 激光器的组成
2.2 激光器工作原理
2.2.1 激光工作物质的增益特性
2.2.2 光的受激放大与振荡
2.2.3 光学谐振腔及模式特性
2.2.4 激光器的工作特性
2.2.5 激光特性
2.3 高斯光束的传输
2.3.1 基模高斯光束
2.3.2 高斯光束的传输规律
2.3.3 高斯模的匹配
2.3.4 利用q参数讨论高斯光束的传输问题——ABCD定则
2.4 典型激光器
2.4.1 激光器的分类
2.4.2 固体激光器
2.4.3 气体激光器
2.4.4 染料激光器
2.4.5 半导体激光器
思考题2
参考文献

第3章 激光基本技术
3.1 几种物理效应
3.2 激光调制及激光调制器
3.3 激光偏转技术
3.4 激光脉冲技术
3.4.1 调Q技术
3.4.2 锁模技术
3.5 激光选模技术
3.5.1 横模选择技术
3.5.2 纵模选择技术
3.6 激光稳频技术
3.6.1 激光器的频率稳定度和再现度
3.6.2 影响频率稳定的因素
3.6.3 稳频技术
3.7 激光频率变换技术
3.7.1 非线性光学概述
3.7.2 光倍频——二次谐波产生（SHG）技术
3.7.3 光参量振荡器
思考题3
参考文献

第4章 激光传输
4.1 光在介质中的传播
4.1.1 光在介质表面上的反射和折射
4.1.2 光在单层介质膜上的反射
4.1.3 光在晶体中的传播规律
4.2 激光在大气中的传播
4.2.1 大气衰减
4.2.2 大气湍流效应
4.3 激光在水中的传输
4.3.1 激光在水中传输的衰减特性
4.3.2 激光在水中传输的散射效应
4.4 激光在光纤中的传输
4.4.1 光纤结构
4.4.2 光在光纤中的传播原理
4.4.3 光纤的传输特性
4.4.4 特殊光纤
思考题4
参考文献

第5章 常用光学元件
5.1 基本光学元器件
5.1.1 反射器
5.1.2 法布里—珀罗标准具
5.1.3 光栅
5.1.4 偏振器
5.1.5 波片
5.2 光隔离器及环流器
5.2.1 光隔离器
5.2.2 环流器
5.3 光纤无源器件
5.3.1 自聚焦透镜
5.3.2 光纤定向耦合器
5.3.3 光合波分波器
5.3.4 光衰减器
5.3.5 光开关
思考题5
参考文献

第6章 光电探测技术
6.1 光电探测物理基础
6.1.1 光电探测的物理效应
6.1.2 光电转换定律
6.1.3 光电探测器的特性参数和噪声
6.2 光电探测器件
6.2.1 光电倍增管
6.2.2 光电导探测器
6.2.3 光伏探测器
6.2.4 特种光电探测器
6.3 光电探测技术
6.3.1 直接探测技术
6.3.2 光外差探测技术
思考题6
参考文献

第7章 光电子技术应用
7.1 精密测量应用
7.1.1 干涉测长
7.1.2 激光测径
7.1.3 激光测速
7.1.4 转动测量
7.2 激光全息及光信息处理
7.2.1 激光全息
7.2.2 光学信息处理
7.3 激光通信
7.3.1 光纤通信
7.3.2 激光大气通信
7.3.3 激光卫星通信
7.3.4 激光水下通信
7.4 光纤传感
7.4.1 光纤传感技术
7.4.2 几种典型光纤传感器
7.5 光信息存储技术
7.5.1 光盘存储技术
7.5.2 激光唱机
7.6 激光雷达和制导
7.6.1 激光雷达
7.6.2 激光制导
7.7 激光在工业加工中的应用
参考文献

精彩书摘

我们生活在一个充满着光明的世界里，光是我们最熟悉的现象之一，没有光就没有人类。那么，光是什么？光的本质是什么？光的基本属性是什么？这是一个非常基本的问题，只有了解了光的本质，认识了光的基本属性，才能更深刻地理解光龟子学、光电子技术。
人们对于光的本质、基本属性的认识过程，也就是光科学发展的历史过程。回顾整个光学发展的历史进程，人们一直围绕着光的粒子性和波动性进行着激烈地争论。
早在17世纪，西方对于光的本质的认识就形成了两种对立的学说：一种是以牛顿（Newton）为首的微粒说，他们认为光是直线传播的微粒流；另一种是以惠更斯（HIlygens）为首的波动说，他们认为光是在弹性介质中传播的波动。在当时的生产水平条件下，这两种学说都可以解释一定的光学现象，但又显示不出哪种理论更优越。由于牛顿在科学界的威望极高，加之微粒说能较自然地说明光的直进现象，微粒说一时占了上风，致使波动说观点被忽视，甚至被遗忘近百年。
到了19世纪，人们进行了有关光的干涉、衍射和偏振等现象的实验，这些现象都是光的波动性的基本特征，与微粒说格格不入。直到19世纪中期，麦克斯韦（Maxwell）电磁理论的提出和发展，才确认光是一种电磁波，否定了惠更斯的机械波动说。19世纪末，迈克耳孙（Mich-elson）干涉实验进一步摒弃了有关“以太”的假设。

前言/序言

　　21世纪，人们进入了一个崭新的时代——信息时代。信息时代的鲜明特征是支撑这个时代的重要基础产业（如能源、交通、材料、信息等）将得到高度发展，能充分满足社会发展和人民生活多方面的需求。
　　与信息产业相应的信息科学的基础是电子学与电子技术、光子学与光子技术。电子学与电子技术是20世纪发展起来的科学技术，现已处于高度发展的水平，广泛地应用于社会各个领域，并且已渗透到日常生活之中，目前正由微电子学与技术向纳米电子学与技术、分子电子学与技术发展。光子学与光子技术可以认为是从1960年激光器诞生才开始出现的一门新型科学与技术，目前正处于成长与发展时期。光子学的概念是在1970年由荷兰科学家Polder-vaart首先提出来的，我国著名科学家龚祖同、钱学森在70年代就已指出，“光子学是一门与电子学平行的科学”。作为光子学与光子技术发展的一个阶段，目前的光电子学与光电子技术正迅速地发展。
　　一般认为，光电子学与光电子技术是光学与电子学的结合。光电子学与光电子技术在理论上主要研究光与物质的相互作用特性，在应用上主要研究光的产生、传输、控制、探测及各种应用。需要指出的是，光电子学与光电子技术作为高新科学技术的产生和发展始于激光器的诞生；光电子学与光电子技术是伴随微电子学与微电子技术、材料学等诸多学科的发展而发展起来的；光电子学与光电子技术的快速发展和遍及各个领域的广泛应用，使其不断地向其他学科领域渗透，同时也推动着其他学科的发展。
　　鉴于目前我国光电子学与光电子技术的发展及地位，除了从事光电子技术专业的学生需要深入系统地学习和研究外，许多将来从事诸如微电子技术、材料、电子科学与技术等相关专业工作的非光电子（激光）技术专业的学生，也需要对基本概念和基本知识有了解。因此，需要有一本专门针对非光电子（激光）技术专业学生系统学习光电子（激光）技术的教科书。本书就是为此目的编写的。
　　作者长期在西安电子科技大学从事光电子技术专业教学工作，为西安电子科技大学非光电子技术专业学生讲授“光电子技术”课程，并于1994年和2000年分别作为“八五”、“九五”全国电子信息类专业部级规划教材，编著出版了两本《光电子技术及其应用》。在此基础上，作者编写了本书。全书共分7章，较全面、系统地介绍有关激光产生的基本理论基础，典型的激光器件，光电子技术应用中的基本激光技术和光学元器件，光在光纤、大气和水下传输，光电探测技术和器件，以及有关光电子技术在精密测量、光学全息及光信息处理、光纤通信、激光雷达与制导、光纤传感、激光加工等诸多领域内的应用。根据非光电子技术专业本科生的专业基础知识，本书的编写着重于基本概念和物理模型，尽量避免繁杂的数学推导。为扩大学生的知识面，有利于学科交叉，本书取材广泛，并尽可能反映光电子技术的最新进展。此外，在每一章后还备有一些思考题和参考文献，以帮助读者自学和进一步研究。

《光电子技术及其应用》—— 探索光电世界的奥秘与前沿 本书旨在深入浅出地介绍光电子技术的核心概念、关键原理以及在各个领域的广泛应用。我们力求构建一个逻辑清晰、内容详实的知识体系，帮助读者全面理解光与电相互作用所产生的神奇力量，并洞悉这项技术如何深刻地改变着我们的生活和未来。 第一章 光的基本性质与相互作用 本章将从最基础的光学原理出发，为后续内容奠定坚实的基础。我们将回顾经典光学中的波粒二象性，探讨光的干涉、衍射和偏振等现象，理解这些现象在光电子器件设计中的重要性。随后，我们将引入量子的概念，阐述光子作为能量载体，以及光与物质相互作用的基本模型，如吸收、发射和散射。这些基础知识的掌握，将有助于读者理解诸如激光、LED等光电子器件的发光机制。 第二章 半导体光电子材料与器件 半导体是光电子技术的核心材料。本章将详细介绍与光电子技术密切相关的半导体材料，包括其能带结构、载流子特性以及重要的光电导效应。我们将重点阐述不同材料（如硅、锗、砷化镓、氮化镓等）在光电转换方面的优势与劣势，并分析它们在不同应用场景下的选择依据。 随后，我们将深入探讨各种重要的半导体光电子器件。首先是发光二极管（LED），我们将解析其P-N结的发光原理，讨论不同发光颜色的实现机制，以及外延生长、掺杂工艺对LED性能的影响。接着，我们将详述激光器（Laser），包括其基本结构（增益介质、谐振腔、抽运源），激光产生的四大基本过程（受激吸收、自发辐射、受激发射），以及不同类型的激光器（如半导体激光器、气体激光器、固体激光器）的工作原理和特点。 此外，本章还将涵盖光电探测器（Photodetector），如光电二极管、光电导探测器、雪崩光电二极管（APD）等，分析它们的光电转换机制、响应速度、量子效率等关键参数，并解释它们在接收和测量光信号中的作用。我们还将简要介绍光电器件的制造工艺，如外延、光刻、刻蚀等，让读者对器件的生产过程有一个初步的了解。 第三章 光通信技术 光通信是光电子技术最重要的应用领域之一，它极大地提升了信息传输的速率和容量。本章将从光纤通信系统入手，详细介绍光信号的产生、传输和接收过程。 首先，我们将深入探讨光纤的结构、传输原理以及损耗和色散的产生机制。我们将分析单模光纤和多模光纤的特点，以及它们在不同通信距离和速率下的适用性。 接着，我们将详细讲解光通信系统的关键组成部分。在光源方面，我们将回顾半导体激光器和LED在光通信中的应用，以及它们的光谱特性、调制速度对通信性能的影响。在光电器件方面，我们将重点介绍PIN光电二极管和APD在接收光信号中的作用，以及它们的响应速度、灵敏度等参数的优化。 我们还将讨论光信号的调制与解调技术，包括幅度调制、频率调制、相位调制以及更先进的数字调制方案（如QAM）。此外，本章还将涉及光纤通信中的关键技术，如光放大器（EDFA）的作用，光开关和光路由器的功能，以及无源光网络（PON）等系统架构。最后，我们将展望光通信的未来发展趋势，如更高的数据速率、更长的传输距离以及新的光子集成技术。 第四章 光电检测与测量技术 光电检测与测量技术在科学研究、工业生产和日常生活中扮演着至关重要的角色。本章将聚焦于如何利用光电效应来感知、量化和分析物理量。 我们将详细介绍各种光电传感器的工作原理。例如，光电传感器在光照强度检测、物体位置识别、颜色分析等方面的应用。我们将探讨不同类型传感器的响应特性、精度和稳定性。 本章还将深入介绍激光测量技术。我们将讲解激光测距的原理，以及三角测量法、相位法、脉冲法等不同测距技术的特点。我们还将讨论激光扫描技术在三维成像、形貌测量等领域的应用，包括线阵扫描和面阵扫描的原理。 此外，我们还将介绍光谱分析技术，包括分光原理、不同光谱仪（如光栅光谱仪、棱镜光谱仪）的工作方式，以及它们在物质成分分析、污染物检测等方面的应用。我们还将提及激光诱导击穿光谱（LIBS）等新兴的光谱测量技术。 第五章 光电成像技术 光电成像技术是光电子学在视觉信息获取方面的重要体现。本章将揭示成像系统的基本原理以及现代光电成像设备的构成。 我们将从相机成像的基本光学原理开始，介绍镜头的设计、焦距、光圈等参数对成像质量的影响。随后，我们将重点讲解数字成像传感器，如CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器的工作原理，包括光电转换、电荷收集和读出过程。我们将分析它们的像素结构、量子效率、信噪比等关键指标。 本章还将深入介绍各种光电成像应用。我们将讨论在可见光成像基础上发展起来的红外成像技术，包括其热辐射原理、不同红外波段的应用（如热像仪、夜视仪）。我们将介绍紫外成像在医学诊断、材料检测等领域的应用。 此外，我们将探讨机器视觉系统的构成，包括图像采集、图像处理和图像分析等环节。我们将介绍工业相机、高斯相机、线阵相机等不同类型的相机在自动化检测、质量控制中的作用。我们还将简要提及一些先进的成像技术，如计算成像、全息成像等。 第六章 光电子技术在信息存储与显示领域的应用 信息存储和显示是信息技术的核心环节，光电子技术在其中发挥着关键作用。本章将探讨光盘存储技术以及现代显示技术的发展。 在信息存储方面，我们将详细介绍光盘（CD、DVD、Blu-ray）的读写原理，包括激光的聚焦、信息层的调制和解调过程。我们将分析不同光盘的存储密度、传输速率以及纠错码技术。 在显示技术方面，我们将重点介绍液晶显示（LCD）技术，包括液晶材料的电光效应、背光源的设计以及彩色滤光片的工作原理。我们将探讨TFT-TFT（薄膜晶体管）驱动技术在提高显示性能方面的作用。 此外，我们还将介绍有机发光二极管（OLED）显示技术，包括其发光材料的特性、器件结构以及相比LCD的优势，如自发光、高对比度、快速响应等。我们还将简要提及其他显示技术，如微电子机械系统（MEMS）显示、全息显示等。 第七章 光电子技术在能源与环境领域的应用 光电子技术在应对全球能源挑战和环境保护问题方面也展现出巨大的潜力。本章将聚焦于太阳能电池和环境监测等方面的应用。 我们将深入介绍太阳能电池的工作原理，包括光生伏打效应，以及不同类型太阳能电池（如晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池）的结构、材料和光电转换效率。我们将分析影响太阳能电池性能的关键因素，并探讨提高其效率和降低成本的技术途径。 此外，本章还将介绍光电子技术在环境监测中的应用。例如，激光雷达（LiDAR）技术在大气污染物监测、森林覆盖率测量、地形测绘等方面的应用。我们将介绍利用光谱分析技术来检测水质、空气质量中的有害物质。我们还将提及光催化技术在环境净化方面的潜在作用。 第八章 光电子技术的前沿与未来展望 本章将引领读者展望光电子技术的未来发展方向，探讨一些前沿的研究领域和新兴技术。 我们将讨论光子集成电路（PIC）的发展，它旨在将光电器件和光学元件集成到单个芯片上，从而实现更小尺寸、更低功耗、更高性能的光电子系统。我们将探讨光子晶体、超材料等在光控、光传输方面的创新应用。 此外，我们还将关注量子光学与光电子学的交叉领域，如量子通信、量子计算中的光子应用。我们将探讨纳米光电子学的发展，以及纳米结构在增强光与物质相互作用方面的潜力。 最后，我们将总结光电子技术在推动科技进步、改善人类生活方面的巨大贡献，并展望其在未来将继续发挥的关键作用，例如在人工智能、生物医学、航空航天等领域的更广泛应用。 本书力求为读者提供一个系统、全面、深入的光电子技术知识体系，激发读者对这一充满活力和潜力的领域的兴趣，并为他们未来在科研、工程或相关产业的发展提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字《光电子技术及其应用》听起来就很有分量，作为一本“特色专业系列规划教材”，我期待它能提供一个全面而深入的知识体系。我个人对光电子技术的研究方向是比较偏向于器件的物理机制和新材料的开发。所以，我在阅读过程中，特别留意书中对半导体物理、量子力学在光电器件中的应用，以及新型光电材料（比如钙钛矿、量子点等）的特性和制备方法是否有详细的介绍。我希望这本书能够提供一些前沿的研究动态，哪怕是一些概念性的探讨，也能让我感受到这个领域的活力和发展方向。我看了一下目录，感觉它的结构安排得挺合理的，从基础的光与物质相互作用开始，逐步深入到各种光电器件的原理和设计。不过，我还需要仔细去研读里面的具体内容，看看它在深度和广度上是否能满足我作为研究者的需求。我非常看重教材的严谨性和学术性，希望这本书能够提供扎实可靠的理论基础，并引导我思考更多关于未来光电子技术发展的可能性。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚拿到这本《光电子技术及其应用》的时候，我挺好奇它在“应用”这个环节到底会怎么展开。毕竟，理论讲得再好，如果跟实际应用脱节，那学习的意义就会大打折扣。我特别关注的是，书中会不会介绍一些当前比较热门的光电子应用领域，比如在通信、显示、传感、甚至医疗等等方面的最新进展和技术难题。我之前了解过一些光纤通信，觉得那是光电子技术最经典的例子之一，所以我很希望这本书能深入讲解光信号的产生、传输、检测以及相关的关键器件。我尤其在意它会不会提供一些具体的工程案例或者项目实例，让我能够看到理论是如何落地到实际产品的。有时候，看一些枯燥的公式和原理，很难建立起直观的认识，如果能结合实际的应用场景，会更容易理解技术背后的逻辑和价值。这本书我看了前几章，感觉它对基础器件的描述比较多，比如LED、激光器、光电二极管等，但关于这些器件在不同领域是如何集成和协同工作的，以及面临哪些挑战，似乎还没有展开太多。我还在期待后面内容能给我带来一些“惊喜”，让我能更清晰地看到光电子技术如何改变我们的生活。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我的书架上已经放了一段时间了，我当初选择它，主要是看中了它作为“电子科学与技术类”的教材定位，觉得它应该能为我打下坚实的光电子技术基础。我个人对光电探测器和光信号处理方面的内容比较感兴趣，特别是关于CCD、CMOS图像传感器的工作原理，以及如何利用光电信号进行数据采集和分析。我希望这本书能详细介绍这些器件的结构、工作流程、性能指标（如灵敏度、信噪比、响应速度等），以及相关的噪声源和抑制方法。同时，我也希望它能包含一些关于光信号处理的算法或者集成电路设计的内容，因为这直接关系到如何从原始的光电信号中提取有用的信息。这本书我大概翻了一下，感觉对基础概念的讲解还是比较到位的，但是具体的应用案例和工程实践的细节似乎还没有深入到我期望的程度。我还在期待它能提供一些实际的电路设计图或者系统框图，让我能够更直观地理解光电器件是如何与电子电路结合，实现特定功能的。

评分☆☆☆☆☆

这本书我看了好一阵子了，当初选这本书完全是因为它是“电子科学与技术类特色专业系列规划教材”里的，名字听起来就特别“硬核”，感觉肯定能学到真东西。拿到手后，里面的排版设计倒是挺简洁大方的，没有那些花里胡哨的装饰，这一点我挺喜欢的，毕竟看书是为了学知识，不是为了看图。书本的纸质也还不错，不是那种容易泛黄的，摸起来挺舒服。我主要是想深入了解一下光电子器件的一些基本原理和制造工艺，毕竟现在很多前沿的电子产品都离不开光电技术。翻了几页，感觉它对基础概念的讲解还算清晰，至少对我这个有些基础但又不是专业背景的人来说，大部分内容都能理解。虽然它名字里强调“应用”，但我感觉它在理论部分的铺陈也花了相当大的篇幅，这一点是我一开始没预料到的。也许是我对“光电子技术及其应用”的理解还比较浅薄，觉得很多公式和推导稍微有点抽象，需要反复琢磨才能完全消化。不过，整体来说，这本书给我的第一印象是严谨、系统，并且很有深度，对于想要打牢光电子技术理论基础的读者来说，应该是个不错的选择。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很朴实，但“电子科学与技术类特色专业系列规划教材”的标签让我对它的内容充满了期待。我一直对光电子在信息传输方面的应用特别着迷，尤其是光通信系统。我希望这本书能够详细阐述光通信的原理，包括光源（如激光器、LED）、传输介质（如光纤）、调制解调技术、以及光检测技术等。我非常想了解不同类型光纤的特性及其在不同场景下的应用，以及光信号在传输过程中可能遇到的损耗和色散问题，以及如何通过各种技术手段来克服这些挑战。此外，对于光信号的调制和解调，我希望书中能提供一些关于不同调制格式（如NRZ、PAM4）的详细解释，以及相应的电子和光信号处理电路。这本书我主要关注它的应用部分，希望它能给我展现出光电子技术如何支撑起我们如今高速、海量的信息化社会。