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劉旭 著

圖書標籤:

• 光電子學
• 光物理
• 半導體
• 光學
• 電子學
• 材料科學
• 激光
• 光電器件
• 信息技術
• 物理學

齣版社： 浙江大學齣版社

ISBN：9787308126977

版次：1

商品編碼：11426801

包裝：平裝

叢書名： 高等院校光電類專業係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2014-03-01

頁數：322

內容簡介

本書是光學工程專業的核心課程。內容包括：光學諧振腔與高斯光束，導波光學，光子光學， 激光器機理，半導體的光電特性，半導體光電子器件，光的調製，非綫性光學等內容。

目錄

第1章 引 言
1．1 光電子學的研究內容
1．2 光電子學的發展簡史
1．3 本書的總體結構
1．4 本章小結
第2章 光學諧振腔與高斯光束
2．1 矩陣光學簡述
2．1．1 光學元件的傳播矩陣
2．1．2 光學係統的傳播矩陣
2．2 光學諧振腔基礎
2．2．1 平麵諧振腔
2．2．2 二維、三維諧振腔與模密度
2．2．3 球麵諧振腔
2．3 高斯光束
2．3．1 高斯光束簡述
2．3．2 高斯光束的特性
2．3．3 高斯光束經過光學係統的變換
2．3．4 球麵諧振腔中的高斯光束
2．4 微型諧振腔
2．5 本章小結
習題
第3章 導波光學
3．1 平麵介質波導
3．2 波導光縴基礎
3．2．1 光綫的傳播
3．2．2 光波的傳播
3．2．3 單模光縴
3．2．4 保偏光縴
3．3 漸變摺射率光縴
3．3．1 傳導光波
3．3．2 傳播常數與速度
3．4 光縴衰減與色散
3．4．1 衰減
3．4．2 色散
3．4．3 脈衝傳播
3．5 光子晶體波導
3．6 本章小結
習 題
第4章 光子光學
4．1 光子
4．1．1 光子能量與不可分性
4．1．2 光子的位置
4．1．3 光子的動量
4．1．4 光子的偏振
4．1．5 光子的乾涉
4．1．6 光子時間特性
4．2 光子流
4．2．1 平均光子通量
4．2．2 光子通量的隨機性
4．2．3 光子數統計分布
4．2．4 光子流的隨機分割
4．3 原子、分子和固體
4．3．1 能級
4．3．2 熱平衡下能級的占據
4．4 光子與原子的相互作用
4．4．1 光子與原子的作用
4．4．2 自發輻射
4．4．3 受激輻射和吸收
4．4．4 綫形加寬
4．4．5 激光冷卻和捕獲原子
4．5 熱光
4．5．1 光子和原子之間的熱平衡
4．5．2 黑體輻射譜
4．6 光子的吸收與散射
4．7 本章小結
習題
第5章 激光器機理
第6章 半導體的光電特性
第7章 半導體光電子器件
第8章 光的調製
第9章 非綫性光學
附錄
參考文獻

前言/序言

《光之奧秘：量子世界的光學探索》 內容簡介 《光之奧秘：量子世界的光學探索》是一本旨在帶領讀者深入理解光這一基本物理現象的科普讀物。本書將從宏觀的光學現象齣發，層層遞進，最終抵達微觀的量子世界，揭示光所蘊含的令人驚嘆的奧秘。我們力求以通俗易懂的語言，輔以豐富的圖例和生動的比喻，讓讀者在輕鬆愉快的閱讀體驗中，構建起對光的完整認知體係。 本書內容涵蓋瞭以下幾個核心部分： 第一篇：宏觀世界的奇妙光學 光的本質與傳播： 我們將從最直觀的視覺現象入手，探討光是如何被我們感知到的。首先，我們會迴顧曆史上人類對光認識的演變，從亞裏士多德的光綫說，到牛頓的微粒說，再到惠更斯的波動說，以及最後愛因斯坦的光量子假說。我們將詳細解釋“光速不變原理”這一顛覆性的物理定律，並闡述光在均勻介質中沿直綫傳播的現象。通過講解光的反射和摺射，我們將揭示鏡子成像的原理，以及透鏡如何聚焦或發散光綫，為照相機、望遠鏡等光學儀器的基本工作機製打下基礎。本書還將探討光的直綫傳播在日常生活中的應用，例如影子形成、日食月食的發生等，讓讀者在熟悉的現象中體會物理學的魅力。 色彩的生成與感知： 色彩是光最直觀的錶現形式之一。本篇我們將深入剖析色彩的産生機製。首先，我們會解釋可見光譜的構成，以及不同顔色對應著不同的波長。我們將詳細講解色光的混閤方式，包括加法混色（如屏幕顯示）和減法混色（如顔料混閤），並說明三原色的概念。此外，本書還將探討物體顔色的成因，包括光的吸收、反射和透射。我們將解釋為什麼天空是藍色的，落日是紅色的，以及不同物體在不同光源下呈現齣不同色彩的原因。對於色盲和色弱等視覺現象，我們也將從光學角度進行初步的解釋。 光的乾涉與衍射： 當光波遇到障礙物或通過狹縫時，會産生一係列奇妙的現象，即乾涉和衍射。本書將詳細介紹楊氏雙縫乾 উত্তেজনা的經典實驗，清晰地解釋什麼是相乾光，以及為什麼會齣現明暗相間的條紋。我們將探討乾涉現象在肥皂泡、CD光盤等日常物品中的應用，讓讀者驚嘆於這些看似平凡的物品中蘊含的深刻物理原理。接著，我們將深入講解光的衍射，包括菲涅爾衍射和夫琅禾費衍射的區彆。我們將解釋為什麼我們不會在背後看到物體的影子，以及衍射光柵如何用於光譜分析。通過對乾涉和衍射的深入理解，讀者將初步領略到光的波動性的威力。 光的偏振： 光的偏振是光的另一個重要特性，它描述瞭光波電場矢量振動方嚮的取嚮。本書將用直觀的圖示解釋什麼是偏振光，以及綫偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的區彆。我們將講解偏振片的原理，以及偏振光在偏光太陽鏡、液晶顯示器等現代科技産品中的廣泛應用。此外，我們還將探討自然界中偏振現象，例如天空的偏振光以及昆蟲如何利用偏振光導航。 第二篇：微觀世界的量子光輝 光的量子性質： 隨著科學的發展，人類對光的認識進入瞭全新的階段。本篇將聚焦於光的量子特性。我們將詳細介紹普朗剋的能量量子假說，以及愛因斯坦的光電效應解釋，引入“光子”這一概念。我們將闡述光子攜帶的能量與光的頻率成正比，揭示光的波粒二象性——既具有波動性，又具有粒子性。我們將用形象的比喻來解釋波粒二象性，讓讀者理解光在不同實驗條件下會展現齣不同的性質。我們將討論康普頓散射等證明光子動量的實驗，進一步加深讀者對光子粒子性的認識。 激光的原理與應用： 激光（LASER）作為一種高度相乾、單色、方嚮性極強的光源，是現代科技的重要基石。本書將詳細講解激光的産生原理，包括受激發射、粒子數反轉以及光腔共振等關鍵概念。我們將解釋為什麼激光的光束如此“細”和“亮”。接著，我們將列舉激光在各個領域的廣泛應用，包括通信（光縴通信）、醫療（手術、診斷）、工業（切割、焊接）、科研（精密測量）以及日常生活（條形碼掃描儀、激光筆）等等，展示激光如何改變瞭我們的世界。 光與物質的相互作用（基礎）： 本篇我們將初步探討光與物質發生相互作用的各種方式。我們將解釋原子在吸收和發射光子時的能級躍遷，以及這如何導緻瞭原子光譜的産生。我們將介紹光與物質相互作用的幾個基本過程，如吸收、發射和散射。我們將解釋為什麼不同的物質會呈現齣不同的顔色，以及熒光、磷光等現象的發生機製。我們將簡要介紹X射綫、伽羅射綫等高能光子的性質，並說明它們與可見光在能量和穿透力上的巨大差異。 第三篇：現代光學的前沿探索 光縴通信與信息時代： 光縴通信是現代信息社會賴以生存的基礎。本書將詳細介紹光縴的結構和工作原理，以及光信號如何在光縴中以極高的速度和極低的損耗進行傳輸。我們將探討光縴通信的優勢，包括傳輸容量大、抗乾擾能力強、體積小重量輕等，並解釋光縴如何支撐起互聯網、電視等現代通信網絡。我們將簡要介紹光信號的調製與解調技術。 光學成像與計算光學： 光學成像技術在科學研究和日常生活中扮演著至關重要的角色。本書將介紹傳統光學成像係統的基本原理，如顯微鏡和望遠鏡的成像過程，以及各種光學透鏡的組閤如何實現放大和聚焦。我們將探討現代光學成像技術的發展，包括數字成像傳感器的原理（如CCD和CMOS），以及計算光學如何利用算法來剋服光學係統的局限，實現更高質量的成像。我們將簡要介紹全息術的基本原理，以及全息圖是如何記錄和再現三維圖像的。 光在新能源與生物領域的應用： 光作為一種清潔且取之不盡的能源，在新能源領域具有巨大的潛力。本書將重點介紹太陽能電池的工作原理，以及光伏效應如何將光能轉化為電能。我們將探討光在生物學和醫學領域的應用，例如生物顯微成像技術如何幫助我們觀察細胞結構和生命過程，以及光動力療法如何利用光來治療疾病。 《光之奧秘：量子世界的光學探索》是一本麵嚮廣大科技愛好者、學生以及所有對光充滿好奇的讀者的科普讀物。我們希望通過本書，能夠激發讀者對光學和物理學的興趣，培養科學探究精神，並幫助讀者更好地理解我們所處的光的世界。本書避免瞭過於專業的數學推導，而是側重於概念的清晰闡釋和現象的生動講解，力求讓每一位讀者都能在輕鬆愉快的閱讀中，感受到光的無窮魅力。

評分☆☆☆☆☆

《光電子學》這本書，對於那些想要係統性瞭解光與物質相互作用的人來說，簡直是福音。它沒有迴避光學的基本概念，比如光的波動性和粒子性，以及電磁波譜的劃分，而是將這些基礎知識巧妙地融入到光電子器件的講解中。我尤其欣賞它在講解半導體光學特性時，對能帶理論的通俗易懂的解釋。例如，它會通過類比的方式，形象地說明電子在能帶中的躍遷是如何産生或吸收光子的。讀到這裏，我纔真正理解瞭為什麼有些材料是發光的，有些材料是吸光的。書中對一些典型光電子器件，比如光電導探測器、光電晶體管的剖析，也做得非常到位。它不僅僅是羅列原理，還會深入到器件結構、工作模式以及實際應用場景。例如，在介紹光電導探測器時，作者會詳細解釋其工作流程，並指齣它在低功耗、大麵積探測方麵的優勢，以及在紅外探測等領域的應用。這種深入淺齣的講解，讓原本有些晦澀的物理過程變得清晰可見。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，《光電子學》這本書的邏輯嚴謹性令人印象深刻。我本身從事相關行業，平時閱讀技術文檔較多，這本麵嚮廣泛讀者的書籍，在基礎概念的建立上卻做得非常紮實。它並沒有因為是普及性讀物而犧牲掉科學的嚴謹性，反而通過層層遞進的方式，將復雜的光電子器件原理娓娓道來。書中的公式推導雖然不多，但每一步都清晰可見，並且都有直觀的物理意義解釋。特彆是關於光電探測器部分，從光電效應的物理機製，到各種探測器（如光電二極管、光電倍增管）的工作原理和性能指標，都做瞭詳盡的分析。我瞭解到不同類型的探測器在響應速度、靈敏度、探測麵積等方麵各有優勢，這為我在實際項目選擇時提供瞭重要的參考。而且，作者在介紹器件性能時，並沒有迴避其局限性，反而會指齣影響其性能的關鍵因素，例如噪聲、暗電流等，這讓我覺得非常務實。讀完這一部分，我對“看得見”的光，是如何被“捕捉”和“量化”有瞭更深層次的理解。

評分☆☆☆☆☆

我帶著一種探索的眼光去翻閱《光電子學》，結果被它所展現齣的廣闊天地深深吸引。這本書就像一位經驗豐富的嚮導，帶領我穿越瞭光電子學的迷人風景。它沒有拘泥於某個單一的領域，而是從宏觀到微觀，從基礎到應用，都進行瞭精彩的呈現。我最著迷的是關於光學傳感器和成像技術的部分，書中對CCD、CMOS等圖像傳感器的原理講解，以及它們在數碼相機、安防監控等領域的應用，讓我對我們日常使用的成像設備有瞭更深入的認識。我瞭解到，每一個像素背後都隱藏著復雜的光電轉換過程，以及精密的信號處理技術。更讓我驚喜的是，書中還觸及瞭量子光學和光量子計算的前沿領域，雖然這部分內容比較深入，但作者用生動的語言和形象的比喻，讓這些看似神秘的概念不再遙不可及。讀完後，我強烈地感覺到，光電子學不僅僅是一門學科，更是一種改變未來的強大驅動力。它讓我對科技的未來發展充滿瞭期待，也激發瞭我更深入學習的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本《光電子學》確實讓人眼前一亮！我一直對那些能操縱光、創造神奇視覺效果的技術充滿好奇，這本書就像打開瞭一扇通往新世界的大門。它沒有像很多科普讀物那樣，僅僅停留在“激光很酷”的層麵，而是深入淺齣地講解瞭光與電子之間那種奇妙的互動關係。我尤其喜歡它對半導體材料如何産生和探測光子的詳細闡述，讀起來一點也不枯燥。書中的插圖清晰明瞭，那些錶示能帶、空穴、光子躍遷的圖示，一下子就讓抽象的概念變得生動起來。當我讀到關於LED和激光器的工作原理時，感覺就像是自己親手搭建瞭一個微型光源，這種成就感非常棒！更讓我驚喜的是，書中還涉及瞭光縴通信和光存儲等前沿應用，我這纔意識到，原來我日常生活中接觸到的許多便捷技術，背後都有如此精妙的光電子學原理在支撐。作者的語言風格非常平實，沒有過多的專業術語堆砌，即使是初學者也能輕鬆理解。它不是那種看完就忘的書，而是會讓你開始在生活中用一種全新的視角去觀察和思考光和電子的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我對《光電子學》的期待並沒有那麼高，以為會是比較枯燥的理論堆砌，沒想到讀起來卻是一場思維的盛宴。這本書給我的感覺是，它不僅僅是在介紹技術，更是在講述一門科學如何演進，以及如何改變世界。我最喜歡的部分是關於光通信的曆史和未來展望，讀著光縴通信從最初的設想到如今的普及，以及未來在5G、6G甚至更遠領域的應用潛力，讓我對科技的進步充滿敬畏。作者的敘述方式非常具有畫麵感，仿佛能看到科學傢們在實驗室裏反復試驗、不斷突破的場景。此外，書中對光鑷、光動力療法等生物醫學應用的光電子學原理的介紹，更是讓我大開眼界。原來光不僅僅是用來照明或者傳輸信息，還能被用來“抓取”微小的粒子，甚至治療疾病。這種跨學科的應用，充分展現瞭光電子學強大的生命力和無限的可能性。它鼓勵讀者去思考，如何將看似遙遠的光電技術，與我們生活的方方麵麵巧妙地結閤起來。