滿58包郵 激光在大氣和海水中傳輸及應用 9787118103120 王英儉 國防工業齣 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王英儉 著

圖書標籤:

• 激光大氣傳輸
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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118103120

商品編碼：29658397353

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2015-12-01

基本信息

書名：激光在大氣和海水中傳輸及應用

定價：98.00元

作者：王英儉

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2015-12-01

ISBN：9787118103120

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版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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激光大氣傳輸已成為近代大氣光學及其工程應用領域*前沿、*活躍的研究內容之一，並取得一係列突破性進展。王英儉、範承玉、魏閤理所*的《激光在大氣和海水中傳輸及應用/現代激光技術及應用叢書》著重反映瞭當前激光大氣傳輸問題的若乾前沿進展br/> 本書主要介紹激光大氣傳輸數學物理基礎知識；激光在大氣和海水中的衰減效應，以及一些重要的高分辨率大氣分子吸收綫參數；激光大氣傳輸湍流效應和非綫性熱暈效應及其自適應光學相位校正問題的主要理論和實驗研究結果，包括超短脈衝激光大氣傳輸自聚焦效應的研究進展、激光大氣傳輸在大氣參數激光雷達探測、激光通信和激光成像中的應用br/> 本書內容新穎、物理概念清晰，可供從事與激光大氣傳輸相關的科技工作者以及高等院校理工科大學生和研究生參考br/>

目錄

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章 激光大氣傳輸數學物理基礎 1.1 光波傳輸方程及其近似 1.1.1 近軸近似標量波動方程 1.1.2 光波傳輸的幾種近似求解方法 1.1.3 激光大氣傳輸相位校正原理 1.2 地球大氣的物理基礎 1.2.1 大氣基本狀態與結構 1.2.2 大氣的主要成分 1.2.3 大氣流體動力學方程及其近似 1.3 激光大氣衰減基礎 1.3.1 大氣氣體分子吸收光譜基礎 1.3.2 粒子光散射理論基礎 1.4 大氣光學湍流 1.4.1 大氣湍流量綱分析 1.4.2 Kolmogorov湍流及其特徵參數 1.4.3 非均勻各嚮同性湍流 1.5 小結與展望 參考文獻第2章 激光在大氣和海水中的衰減 2.1 大氣氣體分子的吸收 2.1.1 主要大氣氣體分子的吸收光譜 2.1.2 高分辨率、高靈敏度大氣吸收光譜的測量方法 2.1.3 高分辨率大氣分子吸收光譜的部分測量結果 2.1.4 激光大氣分子吸收計算方法 2.2 大氣氣溶膠的衰減 2.2.1 大氣氣溶膠粒子對激光的吸收及其測量方法 2.2.2 氣溶膠衰減計算方法 2.3 常用激光波長大氣吸收和散射係數 2.4 激光在海水中的衰減 2.4.1 海水中光輻射傳輸方程 2.4.2 海水的光學性質 2.4.3 激光在海水中傳輸 2.5 小結與展望 參考文獻第3章 激光大氣傳輸湍流效應 3.1 激光大氣傳輸湍流效應 3.1.1 光強和相位起伏及其頻譜特性分析 3.1.2 光強閃爍 3.1.3 光束到達角起伏特徵 3.1.4 激光傳輸Strehl比近似理論 3.2 湍流效應自適應光學校正 3.2.1 湍流效應相位校正及其殘差近似分析 3.2.2 激光大氣傳輸湍流效應及其相位校正實驗研究 3.3 激光大氣傳輸相位校正非等暈性 3.3.1 聚焦非等暈性 3.3.2 角非等暈性 3.4 強湍流效應的自適應光學校正若乾問題 3.4.1 強閃爍效應對相位校正的影響 3.4.2 不連續相位及校正研究 3.4.3 並行梯度下降算法自適應光學校正 3.5 小結與展望 參考文獻第4章 激光大氣傳輸非綫性效應 4.1 熱暈效應的幾何光學近似分析及其定標參數 4.1.1 穩態熱暈效應 4.1.2 瞬態熱暈效應 4.2 整束熱暈效應相位補償近似分析 4.2.1 等效熱透鏡效應的q參數變換 4.2.2 整束熱暈相位校正定標參數分析 4.3 湍流熱暈相互作用綫性化理論 4.3.1 基本方程及其小擾動解 4.3.2 相位補償下的Strehl比錶達式 4.3.3 定標參數與計算分析 4.4 飛秒激光大氣傳輸自聚焦效應 4.4.1 自聚焦的物理描述 4.4.2 穩態自聚焦理論 4.4.3 動態自聚焦理論 4.4.4 自聚焦的閾值 4.4.5 等離子體散焦效應 4.4.6 超短脈衝傳輸的單絲結構 4.4.7 飛秒光絲強度自陷現象 4.4.8 光束自淨化現象 4.4.9 光絲自愈閤現象 4.5 小結與展望 參考文獻第5章 高能激光大氣傳輸數值模擬與實驗研究 5.1 激光大氣傳輸數值計算模式 5.1.1 基本方程的坐標變換 5.1.2 激光大氣傳輸的數值計算方法 5.1.3 激光大氣傳輸的數值計算網格選取的基本原則 5.2 高能激光大氣傳輸數值模擬與實驗驗證研究 5.2.1 熱暈效應模擬實驗研究 5.2.2 高能激光熱暈效應實驗研究 5.3 高能激光大氣傳輸定標規律數值仿真研究 5.3.1 聚焦平颱光束大氣傳輸光束擴展理論分析 5.3.2 綫性效應引起的光斑擴展 5.3.3 湍流效應與熱暈效應相互作用的分析 5.4 小結與展望 參考文獻第6章 激光大氣傳輸應用 6.1 激光雷達大氣探測技術 6.1.1 大氣成分探測激光雷達發展簡介 6.1.2 大氣風速測量 6.1.3 大氣湍流參數測量 6.2 激光大氣傳輸在光通信中的應用 6.2.1 大氣對通信的影響 6.2.2 激光通信中大氣湍流的影響抑製技術 6.3 自適應光學鬼成像 6.3.1 鬼成像係統 6.3.2 自適應光學鬼成像係統 6.3.3 自適應光學鬼成像係統實驗仿真 6.4 小結與展望 參考文獻附錄 常用激光波長大氣分子與氣溶膠吸收和散射係數

作者介紹

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文摘

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序言

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《光波導與光學通信：物理原理、器件設計及係統應用》 內容梗概： 本書深入探討瞭光波在各種介質中的傳輸特性，重點聚焦於光學通信領域，旨在為讀者提供一個全麵而係統的知識框架。內容涵蓋瞭光的基本性質，如電磁波理論、光的乾涉、衍射和偏振等，以及光在不同介質（如真空、空氣、玻璃縴維、水中等）中的傳播規律。特彆地，本書詳細闡述瞭光縴通信的物理基礎，包括光縴的結構、工作原理、損耗機製、色散效應以及非綫性效應等，並在此基礎上深入分析瞭各種光電器件的設計與性能，如激光器、光電探測器、調製器、光開關、光放大器等。此外，本書還將目光投嚮瞭光波在實際係統中的應用，重點介紹瞭光通信係統的構建、性能評估、網絡架構以及未來的發展趨勢，例如相乾光通信、多波長光通信、自由空間光通信以及光子集成等前沿技術。 第一章：光的基本性質與傳播基礎 本章將從基礎的物理原理齣發，構建讀者對光的初步認知。我們將從電磁波理論入手，闡述光作為一種電磁波的本質，包括其波長、頻率、能量等關鍵參數。隨後，我們將深入探討光的波動性，詳細解析光的乾涉、衍射和偏振等現象，並解釋這些現象是如何影響光在介質中的行為的。 1.1 電磁波理論與光 麥剋斯韋方程組的簡述及其在理解光本質中的作用。 光的電場和磁場分量，以及光波的橫波特性。 光子的概念，光與物質相互作用的量子視角（簡要介紹）。 1.2 光的乾涉 相乾光的要求：同頻率、同相位或恒定相位差。 楊氏雙縫乾涉實驗及其原理，明暗條紋的形成條件。 薄膜乾涉、邁剋爾遜乾涉儀等應用實例。 1.3 光的衍射 惠更斯原理及其在解釋衍射現象中的應用。 夫琅禾費衍射和菲涅爾衍射的區彆與聯係。 單縫、多縫衍射，圓孔衍射，以及衍射光柵的原理與應用。 1.4 光的偏振 綫偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光。 偏振光的産生方法：反射、摺射、散射、二嚮色性材料等。 偏振的測量與分析，例如使用偏振片和波片。 1.5 光在介質中的傳播 介質的摺射率：定義、與光速的關係、色散。 斯涅爾定律（摺射定律）及其推導，光的全反射條件。 介質中的傳播常數、相位常數和衰減常數。 光在不同透明介質（如空氣、水、玻璃、晶體）中的傳播特性對比。 第二章：光縴通信的物理基礎 本章將聚焦於現代通信的基石——光縴通信。我們將詳細解析光縴的結構和工作原理，並通過深入的物理模型來解釋光在光縴中的傳輸過程，包括損耗和失真等關鍵影響因素。 2.1 光縴的結構與分類 光縴的基本組成：縴芯、包層、塗覆層。 按摺射率分布分類：階躍摺射率光縴（SI）和漸變摺射率光縴（GI）。 按傳光模式分類：多模光縴（MMF）和單模光縴（SMF）。 不同類型光縴的結構特點、優勢與局限性。 2.2 光在光縴中的傳輸模式 光縴的導光機理：全內反射。 模式概念：麥剋斯韋方程在光縴中的解，本徵模式。 多模光縴中的模式競爭與模式色散。 單模光縴的特點：傳輸帶寬大，模式色散小。 2.3 光縴損耗機製 固有損耗：吸收損耗（本徵吸收、雜質吸收）、散射損耗（瑞利散射、米氏散射）。 誘導損耗：彎麯損耗（宏彎損耗、微彎損耗）、接續損耗。 不同波長下的損耗特性，以及低損耗窗口。 2.4 光縴色散效應 材料色散：摺射率隨波長變化引起的色散。 波導色散：光縴結構隨波長變化引起的色散。 模式色散（僅在多模光縴中存在）：不同模式傳播速度不同。 極化模色散（PMD）：光縴非均勻性導緻不同偏振模式速度差異。 色散補償技術簡介。 2.5 光縴非綫性效應 剋爾效應：自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM）、四波混頻（FWM）。 受激拉曼散射（SRS）和受激布裏淵散射（SBS）。 非綫性效應對信號傳輸的影響及抑製方法。 2.6 光縴的性能參數 數值孔徑（NA）和截止波長。 有效模場直徑（EMD）。 帶寬和速率。 光縴的連接技術：熔接與連接器。 第三章：光電器件設計與性能 本章將係統介紹光通信係統中關鍵的光電器件，從其基本工作原理齣發，深入剖析其設計要點、性能指標以及在係統中的作用。 3.1 激光器 激光的基本原理：受激輻射、粒子數反轉、諧振腔。 半導體激光器（LD）：p-n結、能帶結構、發光機理、不同結構（DFB, DBR, VCSEL）。 固體激光器、氣體激光器（簡要介紹）。 激光器的關鍵參數：輸齣功率、波長穩定性、綫寬、閾值電流、效率。 3.2 光電探測器（PD） 光電探測的基本原理：光電效應。 PIN光電二極管：結構、工作原理、響應速度、量子效率。 雪崩光電二極管（APD）：增益機製、噪聲源、響應速度。 光電導探測器。 探測器的關鍵參數：響應度、量子效率、帶寬、噪聲等效功率（NEP）、暗電流。 3.3 光調製器 調製的基本概念：將電信號轉換為光信號。 電光調製器：電光效應（Pockels效應、Kerr效應）在材料（如鈮酸鋰）中的應用。 聲光調製器。 直接調製（將激光器電流調製）與外調製。 調製器的關鍵參數：半波電壓、消光比、帶寬、插入損耗。 3.4 光開關與波長選擇開關 光開關的作用：實現光路切換。 基於微機電係統（MEMS）的光開關。 基於熱光效應的光開關。 波長選擇開關（WSS）在 WDM 係統中的作用。 3.5 光放大器 光放大器的必要性：補償光信號損耗。 摻鉺光縴放大器（EDFA）：工作原理、增益特性、噪聲係數。 半導體光放大器（SOA）：工作原理、增益、飽和效應。 拉曼放大器（RA）：受激拉曼散射的利用。 3.6 其他關鍵器件 光縴耦閤器、分束器。 光 Isolator（光隔離器）。 光縴光柵（FBG）及其在濾波、傳感、色散補償中的應用。 第四章：光通信係統構建與應用 本章將從宏觀視角齣發，介紹光通信係統的整體架構、設計原則以及在各行各業中的實際應用，並展望其未來的發展方嚮。 4.1 光通信係統的基本組成 發送端：光源、調製器、驅動電路。 傳輸介質：光縴。 接收端：光電探測器、放大器、解調電路。 中繼與再生：光放大器、光電再生器。 4.2 光傳輸係統架構 點對點傳輸係統。 多路復用技術： 時分多路復用（TDM）。 頻分多路復用（FDM）/波分多路復用（WDM）： 粗波分多路復用（CWDM）。 密集波分多路復用（DWDM）。 網絡拓撲：星型、總綫型、環型、網狀。 4.3 光通信係統的性能評估 信號質量指標：誤碼率（BER）、信噪比（SNR）。 傳輸容量與傳輸距離。 功率預算與眼圖分析。 抖動與漂移。 4.4 光通信係統在各領域的應用 電信網絡：骨乾網、接入網、城域網。 互聯網數據中心互聯。 有綫電視網絡。 工業控製與自動化。 航空航天與軍事通信。 傳感網絡。 4.5 前沿技術與未來發展 相乾光通信：調製格式、數字信號處理（DSP）。 多維復用技術（如空分復用）。 自由空間光通信（FSOC）：麵臨的挑戰與機遇。 光子集成與片上光子學。 人工智能在光通信網絡中的應用。 太赫茲通信與可見光通信的潛在聯係。 結論： 本書力求通過由淺入深、由錶及裏的方式，為讀者揭示光波在介質中傳輸的奧秘，並在此基礎上展現其在現代通信技術中所扮演的關鍵角色。從基礎的光學原理齣發，到光縴通信的核心技術，再到復雜的係統設計與應用，本書旨在為光學、通信工程、電子工程等相關領域的學生、研究人員和工程師提供一本不可或缺的參考書籍，幫助他們深入理解並掌握光波導與光學通信的精髓，為推動下一代通信技術的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的定價和厚度給我一種“物超所值”的感覺，這暗示著內容密度非常高。我個人對學術著作的排版和索引的嚴謹性非常看重。如果書中包含詳細的參考文獻列錶，特彆是能追溯到近五年內的國際頂級期刊論文，那麼這本書的學術地位就不言而喻瞭。我希望能看到清晰的術語錶和符號定義，因為涉及到復雜的電磁波理論和流體力學耦閤，很容易産生歧義。另外，作為一本麵嚮科研和工程人員的書籍，清晰的邏輯結構至關重要。我期待這本書的章節安排能遵循“基礎理論 -> 理論模型 -> 環境效應分析 -> 工程化應用 -> 未來展望”這樣一個遞進的層次。隻有結構清晰，讀者纔能在復雜的物理圖景中找到自己的學習路徑。如果能在附錄中提供一些常用常數的查找錶或者關鍵公式的推導過程的簡化版本，那將極大地提升閱讀的流暢性和實用性，避免為瞭驗證一個基礎公式而不得不翻閱其他教材的麻煩。總而言之，我期待它是一本能被我頻繁查閱、標注，最終成為我書架上不可或缺的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者王英儉的名字，在相關領域內還是有一定知名度的，這無疑增加瞭我對內容專業性的信心。在我看來，一本優秀的科技專著，其價值不僅僅在於提供瞭知識點，更在於提供瞭一種解決問題的思維模式。我期望這本書能超越簡單的“是什麼”和“為什麼”，更進一步闡述“該如何做”。例如，在處理大氣湍流對激光束的影響時，書中是否能詳細解析不同湍流模型（如科爾莫戈羅夫模型）的適用範圍，以及如何根據實測的氣象數據來動態調整激光係統的參數。水下激光通信的另一個難點在於目標物體的運動和吸收顆粒的影響，如果書中能提供一套針對高濁度水體的優化算法或者前饋控製策略，那無疑是極具創新性的。我閱讀這類書籍的目的，很大程度上是為瞭激發自己對現有技術瓶頸的突破思路，希望能從書中找到一些啓發性的數學工具或者實驗方法，幫助我在自己的研究方嚮上取得進展，而不是僅僅滿足於瞭解現有技術的現狀。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常引人注目，那種深邃的藍色調，仿佛一下子就能將你拉入一個充滿未知與探索的海洋世界。我個人對那些涉及前沿科技與自然現象交叉領域的書籍一直抱有極大的興趣，特彆是當“激光”這個充滿未來感的詞匯與“大氣”和“水下”這兩個我們日常又無比熟悉的介質結閤在一起時，那種好奇心簡直是無法抑製的。我非常期待這本書能深入淺齣地講解激光在不同介質中傳輸時所麵臨的復雜挑戰，比如散射、吸收、湍流效應等，這些物理現象的細節處理想必是全書的精髓所在。我希望作者不僅能提供嚴謹的理論推導，還能結閤實際的工程應用案例，比如水下通信、海洋測繪，甚至是一些軍事偵察領域的應用，這樣理論和實踐的結閤纔能讓讀者真正感受到這項技術的強大威力。當然，如果書中能附帶一些精美的圖錶和仿真結果，那就更完美瞭，畢竟復雜的物理過程，一張清晰的圖勝過韆言萬語的文字描述，能極大地幫助我們理解那些抽象的波函數和傳輸模型。總而言之，從封麵到主題，這本書給我留下瞭一個既專業又充滿探索欲的印象，非常期待閱讀後的收獲。

評分☆☆☆☆☆

從齣版信息來看，這本書是由國防工業齣版社齣版的，這讓我對其中涉及的保密性和前瞻性技術內容抱有更高的期待。通常這類齣版社齣版的材料，會在一些關鍵技術指標的設定上更加貼近實際的工程需求和戰略應用。我尤其關注激光在大氣和海水中“應用”的部分。除瞭常見的遙感、通信之外，我很想瞭解是否涉及更先進的應用，比如高能激光在水下的定嚮能傳輸的可能性，或者在極端環境下（如深海探測、高空高速飛行器）激光傳感器的設計考量。對於一個讀者來說，一本好的技術書籍應該像一位經驗豐富的前輩，不僅傳授理論，還能告誡我們在實踐中可能遇到的“陷阱”。我希望書中能有專門的章節來討論實驗設計中的常見錯誤和數據分析中的陷阱，比如如何正確地評估測量誤差的來源，如何區分係統誤差和隨機誤差，這些都是新手在入門時最容易栽跟頭的地方。這種經驗性的總結，往往比單純的公式推導更難得。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，第一感覺是它的分量感，這通常意味著內容足夠紮實和全麵。我關注這本書主要是因為它觸及到瞭一個非常硬核的交叉學科領域——光電子學與流體力學（或海洋學）的結閤。我曾經在相關的學術期刊上讀到過一些零散的資料，但大多都是針對某一特定參數或單一環境的分析，缺乏一個係統性的綜述。這本書如果能搭建起一個完整的理論框架，將大氣和水下環境下的光束傳播特性進行對比分析，那將是極大的貢獻。特彆是水下環境，光綫衰減快、摺射率變化劇烈，對激光的穩定傳輸構成瞭嚴峻考驗。我特彆想知道作者是如何處理這些非綫性效應和隨機過程的，是否引用瞭最新的濛特卡洛模擬技術或者更先進的自適應光學補償方案。對於實際應用來說，如何設計齣適應復雜環境的激光係統，如何提高信噪比，這些都是工程上亟待解決的問題，期待書中能給齣一些獨到的見解，而不是僅僅停留在教科書式的概念介紹層麵。這種深入到工程實現細節的探討，纔是真正有價值的“乾貨”。