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张凯，叶一东，王锋 等 著

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• 激光技术
• 自适应光学
• 天文观测
• 大气光学
• 光学工程
• 空间技术
• 遥感
• 精密测量
• 激光雷达
• 大气科学

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118111880

版次：1

商品编码：12050967

包装：平装

丛书名： 现代激光技术及应用

开本：16开

出版时间：2016-11-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　国家出版基金项目、“十二五”国家重点图书出版规划项目
　　丛书共计23分册，860余万字，以激光技术的进展为核心，围绕高功率、高亮度激光器，激光束的传输、控制以及在国防中的应用三个领域，系统且重点突出地介绍了现代激光技术的发展与应用。丛书包含现代激光技术的进展、关键科学技术问题，所有编写人员都是长期从事该领域研究并获得重要成果的一流研究人员，因此，书中不仅理论系统，还含有大量作者的心得体会、研究成果，实用价值很高，引领性强。
　　丛书可供从事激光技术研究的科研工作者和工程技术人员参考，同时对于物理学、光学、电子技术等专业的本科生、硕士及博士研究生来说，也是一套非常有价值的参考书。

目录

第1章概论
1.1研究背景
1.2大气光学及大气湍流特性
1.3大气传输对天文成像、激光传输的影响
1.4自适应光学原理
1.5激光导星原理
1.5.1瑞利导星
1.5.2钠导星
参考文献
第2章瑞利激光导星
2.1大气层和光散射
2.1.1大气层高度分布和成分
2.1.2大气对光的弹性散射
2.1.3瑞利散射
2.2瑞利激光导星系统的设计
2.3瑞利激光导星的波长选择和回光强度
2.4瑞利激光导星的试验和应用
参考文献
第3章钠激光导星
3.1散逸层钠原子特征
3.1.1钠层的分布及组成
3.1.2钠层丰度及高度的变化
3.1.3钠原子的光谱特性
3.2钠激光导星饱和特性
3.2.1钠激光导星饱和原因
3.2.2钠层的饱和辐射功率密度
3.2.3导星激光与钠层的相互作用
3.3钠激光导星亮度特性
3.3.1钠激光导星亮度随导星激光发射参数的变化
3.3.2钠激光导星系统对激光导星光源的要求
3.4钠激光导星研究进展和应用
参考文献
第4章激光导星的发射与接收
4.1导星尺度
4.1.1光斑扩展效应
4.1.2光斑拉长效应
4.2回光强度及信噪比
4.2.1光学效率
4.2.2背景噪声
4.3脉冲导星的重复频率
4.4导星信号探测
4.4.1暗弱导星目标
4.4.2导星信号传感器
4.4.3距离选通技术
4.4.4窄带滤波技术
4.5发射与接收工作方式
4.5.1共孔径发射与接收
4.5.2分孔径发射与接收
4.6激光导星在天文中的应用
4.6.1星火望远镜
4.6.2MMT望远镜
4.6.3凯克望远镜
4.6.4双目望远镜
参考文献
第5章激光导星探测和波面恢复
5.1激光导星在自适应光学系统中的应用
5.1.1波前传感器
5.1.2波前校正器
5.1.3闭环控制器
5.1.4自适应光学系统的人造导星
5.2基于HS波面探测器的导星波面探测及波面重构
5.2.1HS波前传感器波面重构方法
5.2.2人造导星HS-WFS子孔径扩展光斑的波面处理
5.3基于强度分布测量的波面恢复
5.3.1曲率波前传感技术
5.3.2基于相位反演的波前测量技术
5.3.3解光强分布传输方程重构相位法
5.3.4直接相位反演法
5.4LGS导星波面探测及波面重构新方法
5.4.1自参干涉法
5.4.2双棱镜阵列法
参考文献
第6章激光导星非等晕性
6.1大气的等晕特性
6.2激光导星等晕性物理分析
6.2.1激光导星聚焦非等晕误差
6.2.2激光导星尺度问题
6.2.3激光导星角度偏离与非等晕误差
6.3激光导星等晕性要求
6.3.1激光导星参数与等晕性
6.3.2角度非等晕与偏置
6.3.3单导星的覆盖范围
参考文献
第7章多导星技术
7.1多导星技术概述
7.2湍流分层
7.2.1大气的等晕性
7.2.2均匀分层模型
7.2.3非均匀分层模型
7.3校正镜的单元数
7.4多导星波前探测
7.5大气层析自适应光学
7.5.1大气层析的原理
7.5.2大气层析三维波前重建
7.6分层探测自适应光学
7.7地表层自适应光学
7.8多导星技术应用
参考文献
第8章导星激光器技术
8.1瑞利导星激光器
8.1.1腔内倍频绿光激光器
8.1.2腔外倍频绿光激光器
8.2钠导星激光器
8.2.1染料钠导星激光器
8.2.2全固体钠导星激光器
8.2.3光纤钠导星激光器
8.2.4其他钠导星激光器
参考文献

星辰的指引，宇宙的探索 茫茫宇宙，浩瀚星辰，自古以来便牵引着人类探索的目光。从仰望星空、辨识方向，到借助天文望远镜窥探宇宙的奥秘，人类对星空的认知从未停止过前进的脚步。然而，要深入了解宇宙的深处，尤其是那些遥远的、肉眼难以捕捉的微弱天体，我们面临着巨大的挑战。地球大气层对光线的散射和湍流，如同厚重的帷幕，模糊了星空的清晰影像，阻碍了我们获得高分辨率的观测数据。 本书并非关于“激光导星技术”的详尽阐述，而是致力于为读者勾勒出一幅更为宏大的宇宙探索图景，聚焦于那些我们能够借助的、自然存在的光学奇迹，以及它们如何为我们揭示宇宙的真实面貌。我们将一同踏上一段跨越时空、探索未知、追寻宇宙真理的旅程。 第一章：宇宙的信使——自然光源的魅力 在浩瀚的宇宙中，各种自然光源扮演着至关重要的角色。它们是宇宙的信使，将亿万年前的光芒传递到我们眼前，承载着关于恒星的诞生与死亡、星系的演化、乃至宇宙起源的宝贵信息。 恒星：宇宙的熔炉，光明的源泉 恒星，是宇宙中最普遍、最耀眼的存在。它们的形成、演化和最终归宿，是天体物理学的核心课题。从年轻、炽热的蓝巨星，到垂垂老矣、膨胀巨大的红超巨星，再到神秘而致密的白矮星、中子星和黑洞，每一类恒星都拥有其独特的物理特性和演化轨迹。本书将重点介绍，科学家们如何利用各种望远镜，分析来自恒星的光谱、亮度变化以及空间位置，来 decipher 恒星的温度、质量、化学成分、年龄以及它们所处的环境。我们将探讨，那些微弱但至关重要的星光，如何帮助我们理解恒星内部的核聚变过程，以及它们如何播撒重元素，为下一代恒星和行星的形成提供物质基础。 星系：宇宙的岛屿，结构的宏伟 恒星并非孤立存在，它们汇聚成更为庞大的结构——星系。从螺旋状的仙女座星系，到椭圆形的M87星系，再到那些形状奇异的不规则星系，它们如同宇宙中的岛屿，承载着数千亿颗恒星。本书将带领读者领略星系的壮丽景象，并深入探讨科学家们如何通过观测星系的光度和颜色分布，分析星系的光谱特征，以及利用红移现象来推断星系的距离和运动速度，从而揭示星系的形成、增长、碰撞与合并过程。我们将重点关注那些位于宇宙早期、尚未成熟的星系，以及它们如何演化成如今我们所见的宏伟结构。 星云：宇宙的孕育场，色彩的画卷 在星系之间，弥漫着由气体和尘埃组成的星云。这些被称为“宇宙的育婴室”的区域，是新恒星诞生的摇篮。从猎户座大星云的璀璨，到蟹状星云的神秘，星云以其丰富的色彩和多样的形态，展现着宇宙的另一番景象。本书将深入剖析星云的光谱特性，解释不同颜色所代表的化学元素和物理状态，以及它们如何通过引力坍缩形成恒星和行星系统。我们也将探讨，超新星爆发产生的冲击波如何触发星云的压缩，从而加速新恒星的形成。 宇宙背景辐射：宇宙黎明的余晖 在宇宙的最深处，存在着一种弥漫的电磁辐射，被称为宇宙微波背景辐射。它被认为是宇宙大爆炸留下的“余晖”，承载着宇宙诞生初期最古老的信息。本书将详细介绍科学家们如何探测和分析这种古老的辐射，揭示宇宙早期的温度涨落，以及这些涨落如何演变成如今我们看到的宇宙大尺度结构。我们将探讨，宇宙微波背景辐射的精确测量如何支持了宇宙加速膨胀的理论，并为我们理解暗物质和暗能量的性质提供了线索。 第二章：望远镜的眼睛——捕捉宇宙的光芒 要捕捉来自遥远宇宙的微弱光芒，强大的观测工具必不可少。望远镜，是人类探索宇宙的眼睛，它们的每一次进步，都极大地拓展了我们对宇宙的认知边界。 光学望远镜：经典与现代的交织 光学望远镜是人类最古老、最直接的宇宙观测工具。从伽利略的简易折射镜，到现代巨型反射式望远镜，技术的不断革新使得我们能够看到越来越遥远的宇宙。本书将介绍不同类型光学望远镜的原理，包括折射望远镜和反射望远镜，以及它们在聚焦光线、提高分辨率方面的优势和局限。我们将重点关注现代大型地面望远镜，例如凯克望远镜、甚大望远镜（VLT）等，以及它们所采用的先进技术，如主动光学和自适应光学，如何克服地球大气层的干扰，获得清晰的宇宙图像。 太空望远镜：超越大气层的枷锁 将望远镜送入太空，可以彻底摆脱地球大气层的干扰，获得前所未有的观测清晰度。哈勃空间望远镜（HST）的辉煌成就，至今仍是太空望远镜的典范。本书将深入介绍哈勃望远镜的观测成果，它如何以前所未有的精度揭示了遥远星系的结构、测量了宇宙的膨胀速率，并发现了系外行星的存在。我们将进一步探讨詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的革命性意义，它通过观测红外波段，能够穿透宇宙尘埃，观测到宇宙早期形成的第一批恒星和星系，为我们揭示宇宙的黎明。 射电望远镜：倾听宇宙的低语 除了可见光，宇宙还会发出各种波段的电磁辐射，其中射电波段包含了大量重要的宇宙信息。射电望远镜能够接收来自宇宙深处的微弱射电信号，揭示出恒星形成区域、脉冲星、类星体等天体的活动。本书将介绍射电望远镜的原理，以及如何通过组合多个望远镜形成干涉阵列，来获得更高的分辨率。我们将重点关注射电望远镜在绘制星系结构、研究黑洞吸积盘以及探测系外行星大气成分方面的重要作用。 X射线与伽马射线望远镜：探索极端宇宙 极端高温、高能的天体，例如黑洞、中子星以及超新星爆发，会释放出X射线和伽马射线。这些高能辐射携带了关于宇宙中最剧烈现象的信息。本书将介绍X射线和伽马射线望远镜的特殊设计和观测方法，它们如何帮助我们理解黑洞附近的物质运动、中子星的奇特性质，以及宇宙射线产生的机制。 第三章：解析光影——从光信号到宇宙真相 仅仅捕捉到来自宇宙的光芒是远远不够的，关键在于如何解析这些光信号，从中提取出有价值的宇宙信息。 光谱分析：宇宙的指纹识别 光谱分析是解读宇宙光芒的基石。当光线通过棱镜或光栅时，会分解成不同颜色的光谱。这些光谱就像天体的“指纹”，包含了关于其化学成分、温度、密度、运动状态等关键信息。本书将详细介绍光谱的形成机制，例如吸收光谱、发射光谱和连续光谱，以及如何通过分析光谱线的位置、宽度和强度，来推断天体的物理参数。我们将探讨，光谱分析如何帮助我们确定恒星的元素丰度，测量星系的视向速度，以及发现系外行星的存在。 测光与光度测量：量化宇宙的亮度 精确测量天体的亮度，即光度，是理解宇宙演化的重要手段。通过对天体亮度的变化进行监测，我们可以了解恒星的脉动、超新星爆发的进程，以及系外行星的凌星现象。本书将介绍测光的原理和不同滤光器的作用，以及如何利用光度曲线来研究天体的性质。我们将重点关注，利用光度测量来探测系外行星，并分析它们的大气成分。 天体测量与视差法：丈量宇宙的距离 要理解宇宙的结构和演化，准确测量天体之间的距离至关重要。视差法是最直接的距离测量方法之一，通过在不同时间点观测天体的位置变化，可以利用三角学原理计算出其距离。本书将详细介绍视差法的原理，以及其在测量近距离恒星方面的应用。我们将进一步探讨，随着观测精度的提高，视差法在现代天文学中的重要性，以及它如何为构建宇宙距离阶梯奠定基础。 红移与宇宙膨胀：宇宙的动态演化 多普勒效应在宇宙学中扮演着至关重要的角色。来自远离我们的天体的光线会发生红移，即波长变长。这种红移现象表明宇宙正在加速膨胀。本书将详细解释红移的原理，以及它如何成为我们测量星系距离和理解宇宙膨胀历史的关键工具。我们将探讨，哈勃定律如何描述了星系退行的速度与距离成正比的关系，以及宇宙膨胀的发现如何彻底改变了我们对宇宙的认知。 第四章：探索的边界——系外行星与地外生命 人类对宇宙的好奇心，始终聚焦于是否存在地外生命。近年来，系外行星的发现，极大地激发了这一探索的热情。 系外行星的发现：在星海中寻觅新世界 从最初的猜测，到如今大规模的系外行星发现，科学家们已经找到了成千上万颗围绕其他恒星运行的行星。本书将介绍几种主要的系外行星探测方法，包括凌星法（Transit Method）、视向速度法（Radial Velocity Method）、直接成像法（Direct Imaging）和微引力透镜法（Microlensing）。我们将重点关注凌星法，它通过监测恒星亮度的周期性下降来发现系外行星，并利用其数据来推断行星的大小和轨道周期。 系外行星的特征：理解多样化的行星系统 系外行星的发现，展现了宇宙行星系统的惊人多样性。从炽热的“热木星”，到岩石质的“超级地球”，再到位于恒星宜居带内的行星，每一类系外行星都为我们提供了关于行星形成和演化的独特线索。本书将深入探讨如何利用观测数据，例如行星的光谱，来分析其大气成分，寻找生命存在的潜在迹象。我们将重点关注，那些可能拥有液态水、构成生命必需元素的系外行星，以及它们所处的环境。 寻找生命的迹象：从生物标记到适居性 寻找地外生命，并非仅仅是寻找“外星人”，更多的是寻找生命的“痕迹”，即生物标记。这些生物标记可能存在于系外行星的大气中，例如氧气、甲烷等，它们可能暗示着生命活动的存在。本书将介绍科学家们如何设计和进行对系外行星大气的观测，以探测这些潜在的生物标记。我们将探讨，如何定义行星的“适居性”，以及哪些行星更有可能孕育生命。 结语：未完待续的宇宙史诗 宇宙的探索永无止境，每一次新的观测，每一次新的发现，都像是一页新的篇章，不断丰富着我们对宇宙的理解。本书所描绘的，只是人类探索宇宙征途中，对自然光源、观测工具以及信息解析的浅显探讨。那些隐藏在星辰大海中的秘密，仍然等待着我们去揭示。 随着科技的不断进步，我们必将拥有更强大的观测能力，更精密的分析工具，去窥探宇宙更深处的奥秘。也许，在不久的将来，我们能够回答那个古老而又令人着迷的问题：我们是宇宙中孤独的存在吗？ 这场跨越时空的宇宙探索之旅，才刚刚开始。我们每一个人，都可以成为这场史诗的一部分，用好奇心去追问，用智慧去解答，用目光去丈量星辰大海。

评分☆☆☆☆☆

这本《激光导星技术》绝对是激光领域的一块瑰宝，虽然我刚翻了几页，就被它深邃的理论和精巧的实验设计深深吸引。作者在开篇就以一种非常引人入胜的方式，阐述了激光导星的核心理念——如何利用激光束的散射回波来精确测量大气湍流，从而校正望远镜的成像质量。这一点对于我这样对天文学和光学成像抱有浓厚兴趣的读者来说，简直是醍醐灌顶。书中对激光器的种类、工作原理以及参数选择的讲解，条理清晰，即使是初学者也能迅速建立起基本的理解框架。我尤其欣赏的是作者在讲解复杂概念时，会穿插一些生动的比喻和直观的图示，这大大降低了理解门槛。例如，在介绍大气湍流模型时，作者将大气层比作一个不断变化的“热浪”，而激光束就像穿过它的“眼睛”，形象地描绘了激光导星的工作机制。这让我不禁联想到自己曾经在夏天观察热浪扭曲远处景物的情景，瞬间就找到了共鸣。而且，作者在提及相关的物理定律和数学公式时，也并未生硬地罗列，而是将其融入到实际的应用场景中，让我明白了这些抽象概念的实际意义和价值。读到这里，我感觉自己已经迈出了理解激光导星技术的坚实一步，对后续内容的期待也愈发强烈。

评分☆☆☆☆☆

随着阅读的深入，我越来越感受到《激光导星技术》在理论深度和技术广度上的卓越之处。书中关于激光导星在天文观测以外的潜在应用，虽然篇幅不多，但却极具启发性。例如，作者简要提及了激光导星在地面高精度测量、大气环境监测、甚至是空间碎片监测等领域的应用前景。这让我意识到，激光导星技术并非仅仅局限于天文学，而是拥有着广阔的应用天地。书中对这些跨领域应用的设想，虽然只是点到为止，但足以激发读者的想象力，让我对未来的科技发展充满了期待。我特别留意到，作者在讨论这些应用时，并非空泛地描绘蓝图，而是会简要地分析其可行性，并指出可能面临的技术挑战。例如，在讨论空间碎片监测时，作者提到了需要克服远距离、低反射率目标探测的难题，以及如何在高动态环境下保持跟踪精度。这些基于现实的考量，让书中的内容更具说服力。总而言之，《激光导星技术》是一本能够激发读者思考、拓展视野的优秀著作，它不仅能帮助我深入理解激光导星的原理和技术，更能让我窥见科技发展的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

阅读《激光导星技术》的过程，就像是在攀登一座知识的山峰，每一步都充满了挑战，但每一次的跨越都带来了更开阔的视野。书中关于导星信号的分析部分，让我对激光与大气的相互作用有了全新的认识。作者深入剖析了激光在传播过程中遇到的瑞利散射、米氏散射以及荧光效应等，并详细阐述了这些散射机制如何影响导星信号的强度和信噪比。特别是关于如何根据散射类型优化激光波长和脉冲参数的讨论，让我体会到了科学研究的严谨与精妙。我注意到，书中还探讨了激光导星在不同海拔高度、不同气候条件下的性能表现，以及可能遇到的环境干扰，例如云层、雾霾等。作者提出的应对策略，例如多波长激光探测、自适应算法的鲁棒性增强等，都展现了作者深厚的理论功底和丰富的实践经验。更让我印象深刻的是，书中对导星信号处理的讨论，包括如何从复杂的背景噪声中提取有效的导星信号，以及如何进行实时的数据滤波和校正。这些技术对于提高望远镜的观测效率和图像质量至关重要，也让我对现代天文学观测的先进性有了更直观的感受。

评分☆☆☆☆☆

当我沉浸在《激光导星技术》的字里行间，我仿佛置身于一个精密仪器的制造车间，又像是站在一个高能物理实验的前沿。这本书在探讨激光导星的实际应用时，将理论与实践巧妙地结合，让读者深刻体会到技术背后的工程智慧。书中关于激光器脉冲能量、重复频率、光束质量等关键参数对导星信号强度的影响分析，以及不同大气条件下的信噪比优化策略，都写得鞭辟入里。我特别留意到关于导星子系统设计的部分，其中详细介绍了光电探测器、信号处理单元以及伺服控制系统的构成和工作原理。作者对这些高精度部件的性能要求和选择依据进行了详尽的阐述，例如，在选择光电探测器时，不仅要考虑其量子效率和响应速度，还要兼顾其热噪声和暗电流等因素。这些细节的呈现，让我看到了激光导星技术背后庞大而复杂的工程体系。此外，书中关于自适应光学系统的介绍，更是让我大开眼界。自适应光学系统如何实时监测大气湍流引起的波前畸变，并通过变形镜进行补偿，从而获得清晰的图像，这一过程的描述，充满了科技的魅力。我脑海中不由自主地浮现出那些超级望远镜拍摄的震撼人心的星空图像，原来背后隐藏着如此精密的“幕后英雄”。

评分☆☆☆☆☆

《激光导星技术》这本书，在探讨激光导星的各个组成部分时，展现了作者对细节的极致追求。我尤其被书中关于导星产生技术部分的内容所吸引。作者详细介绍了不同类型激光器，例如固体激光器、气体激光器、光纤激光器等，以及它们在产生高功率、窄带宽激光脉冲方面的特点和优势。让我印象深刻的是，书中对激光束的整形和聚焦技术的讲解，以及如何通过优化光路设计来提高激光能量的利用效率。这不仅仅是理论的堆砌，更是对工程实践的深刻洞察。此外，关于激光安全性的讨论，作者也给予了充分的重视，详细阐述了在高功率激光环境下必须遵守的防护措施和注意事项，这一点对于任何进行相关研究或操作的读者来说都至关重要。书中对激光功率密度、能量密度以及辐射剂量的计算和评估方法，都写得非常具体。我甚至在脑海中构想了实验室里操作这些高能激光器的场景，深刻体会到安全意识的重要性。作者的严谨态度，让我对这本书的专业性和可靠性有了极高的评价。