光電子學與光子學-原理與實踐(第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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SOKasap（SO卡薩普）著，羅風光譯 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121249938

商品编码：27615081317

包装：平装

开本：16

出版时间：2015-12-01

內容介紹
本書是光電子和光子學領域的經典教材， 主要內容包括光的波動性、 介質波導與光縴、 半導體學與發光二J管、 受激輻射器件——光放大器和激光器、 光電探測器和圖像傳感器、 光的偏振和調製等。每章除瞭基本內容外， 還給齣瞭一些附加專題來適D介紹XJ技術和産品化光電子器件的實例， 擴大和深化讀者對基本內容的理解。本書力求采用盡可能少的數學推導而強調通過物理概念來說明原理， 提供瞭許多例題和習題， 使得基本概念與實際器件相聯係。本書可作為光電子科學與技術、 電子科學與技術、 物理電子學專業本科生的教材或研究生的教學參考書， 同時也適閤從事相關行業的科技工作者和教師閱讀。

目錄
目 錄D1章 光的波動性1.1 均勻介質中光的波動性1.2 摺射率和色散1.3 群速度和群摺射率1.4 磁場、 輻照度和坡印廷矢量1.5 斯涅耳摺射定律和全反射（TIR）1.6 菲涅耳方程1.7 增透膜和介質鏡1.8 光的吸收和復摺射率1.9 時間相乾性和空間相乾性1.10 波的疊加和乾涉1.11 多波乾涉和光學諧振腔1.12 衍射原理選學專題1.13 乾涉儀1.14 薄膜光學——薄膜中光波的多次反射1.15 平闆內光波多次反射和非相乾波1.16 光的散射1.17 光子晶體習題D2章 介質波導與光縴2.1 對稱平麵介質平闆波導 2.2 平麵波導中的模間色散和波導色散2.3 階躍摺射率分布光縴2.4 數值孔徑 (Numerical Aperture)2.5 單模光縴中的色散2.6 色散位移光縴和色散補償（Dispersion Modified Fibers and Compensation）2.7 比特率、 色散及電學和光學帶寬2.8 漸變摺射率（GRIN）光縴2.9 光縴的衰減損耗2.10 光縴的製造選學專題2.11 波分復用： WDM2.12 光縴和DWDM中的非綫性效應2.13 布拉格光縴（Bragg Fibers）2.14 光子晶體光縴——多孔光縴2.15 光縴布拉格光柵和傳感器習題D3章 半導體學與發光二J管3.1 半導體概念和能帶概述3.2 半導體的統計分布3.3 非本徵半導體3.4 直接帶隙和間接帶隙半導體： E-k能帶圖3.5 pn結原理 3.6 pn結的反嚮電流 3.7 pn結動態電阻和電容3.8 復閤壽命3.9 pn結的能帶圖3.10 異質結3.11 發光二J管（LED）： 基本原理3.12 量子阱高亮度LED3.13 LED材料和結構3.14 LED的效率和光通量3.15 LED的基本特性3.16 光縴通信應用的LED3.17 熒光粉和白光LED選學專題3.18 LED電子技術習題D4章 受激輻射器件——光放大器和激光器4.1 受激輻射、 光子放大、 激光器4.2 受激輻射率和輻射截麵4.3 摻鉺光縴放大器4.4 氣體激光器： He-Ne激光器4.5 氣體激光器的輸齣光譜4.6 激光振蕩： 閾值增益因子和增益帶寬4.7 光增益麯綫加寬及其綫寬4.8 脈衝激光器： 調Q（Q開關）和鎖模技術4.9 半導體激光器原理4.10 異質結半導體激光器4.11 量子阱器件4.12 激光二J管的基本特性4.13 穩態半導體速率方程： 激光二J管方程4.14 單頻半導體激光器4.15 垂直腔麵發射激光器4.16 半導體光放大器選學專題4.17 超輻射LED和諧振腔LED： SLD和RCLED4.18 激光器直接調製4.19 全息技術習題D5章 光電探測器和圖像傳感器5.1 pn結光電二J管原理5.2 肖剋萊拉莫定理和外光生電流5.3 吸收係數和光電探測器材料5.4 量子效率和響應度5.5 pin光電二J管5.6 雪崩光電二J管5.7 異質結光電二J管5.8 肖特基結光電探測器5.9 光電晶體管5.10 光電導探測器和光電導增益5.11 基本光電二J管電路5.12 光電探測器的噪聲5.13 圖像傳感器選學專題5.14 光伏器件： 太陽能電池 習題D6章 光的偏振與調製6.1 光的偏振6.2 各嚮異性介質中的光傳播現象： 雙摺射現象6.3 雙摺射光學器件6.4 鏇光效應和圓雙摺射6.5 液晶顯示器6.6 電光效應6.7 集成光調製器6.8 聲光調製器6.9 法拉D鏇光效應和光隔離器6.10 非綫性光學和二次諧波産生選學專題6.11 瓊斯矢量習題附錄A 高斯分布附錄B 立體角附錄C 基本輻射度和光度學附錄D 重要的數學公式附錄E 部分定義與基本公式附錄F 符號和縮寫 顯示全部信息

光電子學與光子學：探索光的奧秘與應用 這本厚重的著作，宛如一位知識淵博的嚮導，引領我們深入探索光電世界那令人著迷的領域。它不僅僅是一部理論的教科書，更是一份凝聚瞭無數智慧與實踐的寶典，旨在揭示光如何被操控，以及這種操控如何為人類社會帶來革命性的變革。從微觀的光子到宏觀的光學器件，從基礎的物理原理到前沿的技術應用，本書都進行瞭詳盡而深刻的剖析。 第一篇：光的基礎：微觀視角的解讀 本書的開篇，便以紮實的物理學基礎為我們構建起理解光電現象的基石。我們將從光的本源——電磁波的角度切入，深入理解其波粒二象性。這裏，我們會詳細探討光作為一種能量傳播形式的特性，包括光的頻率、波長、振幅等關鍵參數，以及它們如何決定光的顔色、強度和傳播速度。 隨後，我們將步入微觀的光子世界。愛因斯坦的光量子假說將在這裏得到深入闡述，解釋光如何以離散的能量包（光子）的形式存在，並與物質發生相互作用。我們將學習光電效應，理解光子如何激發電子，這一現象是太陽能電池、光電倍增管等諸多光電器件的核心原理。此外，康普頓散射等現象的講解，將進一步鞏固我們對光子動量和能量傳遞的理解。 黑體輻射的理論，雖然看似古老，卻為量子力學的誕生鋪平瞭道路，本書將對其進行細緻的講解，展現普朗剋能量子假設如何解釋實驗觀測到的不符之處。原子光譜的離散性，則是量子化概念在原子能級上的直接體現，我們將學習玻爾模型如何解釋氫原子光譜，並進一步理解電子躍遷過程中光的吸收與發射。 這一篇章的重點，在於將抽象的物理概念與可觀測的現象相結閤，為後續章節中對各種光電器件和係統的理解打下堅實的基礎。它要求讀者具備一定的經典物理和近代物理基礎，但通過清晰的語言和豐富的圖示，即使是初學者也能逐步領悟光的本質。 第二篇：光的傳播與操縱：宏觀視角的揭示 在掌握瞭光的微觀屬性後，本書將視角轉嚮宏觀的光的傳播和操縱。這裏，我們將重溫幾何光學中的基本原理，如光的直綫傳播、反射和摺射。惠更斯原理將在此被深入探討，解釋光波的衍射和乾涉現象，這些都是理解光的波動性的關鍵。 反射定律和摺射定律（斯涅爾定律）的推導和應用將貫穿始終。我們將學習如何通過反射鏡和透鏡來改變光的傳播方嚮，並理解全反射的原理，這是光縴通信等技術的核心。透鏡成像的原理，包括焦距、像距、物距之間的關係，以及放大率的計算，都將得到詳盡的講解。雙縫乾涉和單縫衍現的實驗裝置和理論分析，將直觀地展現光的乾涉和衍射現象，並引申齣光的相乾性概念。 衍射光柵在光譜分析中的應用，以及夫琅禾費衍射和菲涅爾衍射的區彆，也將成為本篇的重點。偏振光的産生和分析，例如通過偏振片、反射和散射，以及其在液晶顯示器、光學儀器等領域的應用，都將得到詳細的介紹。 本篇的核心在於，理解如何通過設計和利用光學元件來精確地控製光的傳播路徑、強度和狀態。這為我們理解各種光學儀器和光電器件的工作原理奠定瞭基礎，也為後續的光學係統設計提供瞭理論指導。 第三篇：光與物質的相互作用：能量的傳遞與轉化 光與物質的相互作用是光電子學和光子學領域最核心、最活躍的部分。本篇將深入剖析光子與原子、分子以及固體材料之間如何發生能量的交換。 吸收與發射是光與物質相互作用中最基本、最重要的過程。我們將學習不同材料對光的吸收特性，以及發射光的機製。熒光和磷光現象的産生機製，以及它們在照明、顯示和生物成像等方麵的應用，都將得到深入的解析。激光的産生原理，包括受激發射、粒子數反轉和光學諧振腔，將是本篇的重頭戲。我們將理解激光為何能産生高強度、單色性好、方嚮性強的相乾光，並介紹不同類型激光器的特點和應用，如半導體激光器、氣體激光器、固體激光器等。 光在半導體材料中的行為，特彆是光生載流子的産生和復閤，是理解光電器件的關鍵。PN結的光電導效應和光生伏特效應將得到詳細闡述，這是太陽能電池和光電二極管工作的基本原理。發光二極管（LED）的發光機理，以及不同材料和結構的LED如何實現不同顔色的發光，也將是重點內容。 此外，非綫性光學現象，如二次諧波産生、參量放大等，將嚮我們揭示在高強度光照射下，材料的光學特性會發生顯著變化，這在光通信、激光加工等領域具有重要的應用前景。 這一篇章是將基礎物理原理與實際應用緊密結閤的關鍵。它解釋瞭光如何被“捕獲”、“轉換”和“産生”，為我們理解和設計各種光電器件提供瞭核心的理論支撐。 第四篇：光電器件：實現光的應用的基石 在掌握瞭光的性質和其與物質的相互作用後，本書將聚焦於各種具體的光電器件，它們是實現光電技術應用的具體載體。 光電探測器是接收和轉換光信號的關鍵器件。我們將詳細介紹光電導管、光電二極管（包括PIN光電二極管、雪崩光電二極管）、光電倍增管等多種探測器的工作原理、性能參數（如靈敏度、響應時間、噪聲）及其各自的適用範圍。這些器件在光通信、遙感、醫學成像等領域發揮著不可替代的作用。 光源是光電係統的“心髒”。除瞭前文提到的激光器，本書還將介紹發光二極管（LED）、電緻發光器件（ELD）、陰極射綫管（CRT）等多種發光器件。LED的光譜特性、光效、壽命等參數將得到分析，並介紹其在照明、顯示、指示等領域的廣泛應用。 調製器和開關是控製光信號的關鍵。電光效應、磁光效應、聲光效應等將在此得到深入探討，解釋如何通過電場、磁場或聲波來改變材料的光學特性，從而實現對光的強度、相位或偏振的調製。這將是光通信係統中實現信息編碼和傳輸的基礎。 集成光電子學將是本篇的亮點之一。我們將學習如何將各種光學元件和電子元件集成到同一芯片上，實現更小巧、更高效、更具成本效益的光電器件。這包括光波導、集成光源、集成探測器等。 本篇的目標是讓讀者瞭解當前主流的光電器件的種類、工作原理、性能特點以及它們在不同技術領域中的應用。 第五篇：光子器件與係統：前沿技術的探索 在為讀者構建瞭紮實的理論基礎和豐富的器件知識後，本書將目光投嚮瞭光電子學與光子學的最新發展和前沿應用。 光通信係統將作為核心內容進行深入剖析。從光縴的類型、損耗機製、色散效應，到光信號的産生、傳輸、接收和處理，本書將全麵介紹光通信係統的基本架構和關鍵技術。我們將學習光放大器（如摻鉺光縴放大器EDFA）的工作原理，理解其在長距離光通信中的重要性。光開關、光調製器、光復用技術（如波分復用WDM）等將幫助我們理解如何高效地傳輸大量信息。 光傳感技術將是另一重要分支。本書將介紹基於光的各種傳感器，如光縴傳感器、乾涉儀傳感器等，它們如何利用光學的靈敏度來測量物理量，如溫度、壓力、位移、化學物質濃度等。在環境監測、工業控製、醫療診斷等領域，光傳感技術都展現齣巨大的潛力。 全息術和光學信息處理將帶我們領略光的更深層次的應用。全息成像的基本原理，即利用光的乾涉和衍射來記錄和再現物體的三維信息，將得到詳細闡述。光學計算和光學存儲等領域的前沿研究也將有所提及，展現光在信息處理和存儲方麵的獨特優勢。 生物光子學將是本書關於前沿應用的收官之筆。它結閤瞭光學、物理學、化學、生物學和醫學，利用光來研究生命過程，以及利用光技術來診斷和治療疾病。熒光成像、共聚焦顯微鏡、光動力療法等將是其中的重要內容。 結語：擁抱光明的未來 《光電子學與光子學：原理與實踐（第2版）》並非止步於理論的陳述，它始終強調“實踐”二字。本書中豐富的實例、分析和討論，旨在幫助讀者將抽象的知識轉化為解決實際問題的能力。它鼓勵讀者去思考，去探索，去創造，去利用光的力量，為科技進步和社會發展貢獻力量。 無論是初學者渴望入門，還是資深研究者尋求深化，本書都將是一份寶貴的參考。它不僅僅是一本書，更是一扇窗，讓我們得以窺見光電世界的無限可能，擁抱一個由光引領的更加光明、更加美好的未來。

评分☆☆☆☆☆

我以一個跨專業背景學習者的角度來看，這本書的數學要求把握得非常精準。它沒有為瞭展示高深的數學功底而過度使用復雜的微積分或綫性代數，而是恰到好處地引入必需的數學工具來支持物理概念的闡釋。例如，在波導理論的推導中，作者清晰地展示瞭如何從麥剋斯韋方程組簡化齣適閤光縴或平麵波導的模式方程，這既保證瞭理論的嚴謹性，又避免瞭讓初學者望而卻步。對於那些數學基礎稍弱，但對光電物理充滿熱情的讀者，這本書提供瞭一條非常平穩的上升通道。它鼓勵讀者去理解“為什麼”，而不是僅僅記住“是什麼”，這種教學理念的滲透，使得知識的吸收不再是死記硬背，而是一種基於理解的內化過程，極大地增強瞭學習的持久動力。

评分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的第二版相較於第一版，在內容的更新速度上令人印象深刻。麵對飛速發展的光電子技術，及時引入最新的研究成果和技術熱點至關重要。我驚喜地發現，新版中加入瞭更多關於量子點、錶麵等離激元以及先進光調製器的內容，這部分對我當前的研究方嚮尤其關鍵。以往的教材往往需要等待多年纔能看到更新，但這本書的迭代速度緊跟前沿。我個人認為，衡量一本技術書籍是否優秀，很大程度上要看它對“新”技術的包容度和講解深度。這本書在這方麵做得非常齣色，它沒有停留在已經被淘汰的過時技術上，而是把精力放在瞭當前和未來幾年內最具潛力的方嚮上，這讓它在同類書籍中瞬間脫穎而齣，具有極強的時效價值。

评分☆☆☆☆☆

這本《光電子學與光子學-原理與實踐(第2版)》簡直是我的救星！我之前對光電子學這塊瞭解得非常皮毛，看一些教材總是覺得概念很抽象，公式推導也讓人頭大。但這本書的厲害之處就在於，它能用非常直觀、易懂的方式把那些復雜的物理原理講透。比如，講解半導體光電器件的工作機製時，作者沒有一味地堆砌公式，而是結閤大量的圖示和實際應用案例，讓我一下子就能抓住核心。特彆是關於激光和光縴通信的那幾章，我感覺自己像是真的在實驗室裏操作一樣清晰。作者的敘述邏輯非常嚴謹，從基礎的光與物質相互作用講起，層層遞進地過渡到器件的製造和係統集成，這種循序漸進的編排方式，極大地降低瞭學習的門檻。對於想深入研究這個領域的初學者來說，這本書提供的理論基礎是極其紮實的，完全可以作為入門和進階的橋梁，沒有那些冗餘的、與核心知識點無關的“填充物”，每一頁都乾貨滿滿，讀起來非常過癮。

评分☆☆☆☆☆

我必須要為這本書的“實踐”部分點贊，它真正做到瞭理論與實踐的完美結閤。很多教科書隻停留在概念層麵，但這本書的配圖和實驗設計思路非常貼近工業界的需求。我特彆留意瞭關於光通信係統和光傳感器的章節，裏麵不僅詳細介紹瞭關鍵元器件的性能參數和局限性，還給齣瞭實際的係統架構圖，甚至提到瞭當前技術麵臨的挑戰和未來的發展方嚮。這種前瞻性和實用性，對於我這種需要將知識快速轉化為工程能力的讀者來說，價值太大瞭。我甚至嘗試按照書中的思路去搭建一個簡單的光信號檢測鏈路，發現書中的描述和實際操作的吻閤度非常高。這說明作者不僅僅是理論傢，更是深諳工程實踐的專傢。閱讀過程中，我深刻體會到，光電子學絕不是高高在上的理論，而是滲透在我們日常生活中的重要技術支撐。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和編輯質量也是一流的，這對於長時間閱讀技術類書籍的讀者來說，是一個非常重要的體驗加分項。紙張的質感很好，油墨的印刷清晰銳利，公式符號的區分度極高，長時間閱讀眼睛也不會感到疲勞。更重要的是，章節之間的邏輯跳轉非常順暢，很少齣現那種為瞭湊字數而進行的生硬過渡。作者和編者似乎非常理解讀者的閱讀習慣，關鍵定義和重要公式都用醒目的方式標識齣來，便於迴顧和查找。這種對細節的極緻追求，體現瞭齣版方的專業水準。我感覺這不隻是一本教材，更像是一件精心製作的工具書，拿在手裏就有一種信賴感，閱讀過程中的體驗非常舒適和高效。