满58包邮 激光在大气和海水中传输及应用 9787118103120 王英俭 国防工业出 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王英俭 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118103120

商品编码：29658397353

包装：平装-胶订

出版时间：2015-12-01

基本信息

书名：激光在大气和海水中传输及应用

定价：98.00元

作者：王英俭

出版社：国防工业出版社

出版日期：2015-12-01

ISBN：9787118103120

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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激光大气传输已成为近代大气光学及其工程应用领域*前沿、*活跃的研究内容之一，并取得一系列突破性进展。王英俭、范承玉、魏合理所*的《激光在大气和海水中传输及应用/现代激光技术及应用丛书》着重反映了当前激光大气传输问题的若干前沿进展br/> 本书主要介绍激光大气传输数学物理基础知识；激光在大气和海水中的衰减效应，以及一些重要的高分辨率大气分子吸收线参数；激光大气传输湍流效应和非线性热晕效应及其自适应光学相位校正问题的主要理论和实验研究结果，包括超短脉冲激光大气传输自聚焦效应的研究进展、激光大气传输在大气参数激光雷达探测、激光通信和激光成像中的应用br/> 本书内容新颖、物理概念清晰，可供从事与激光大气传输相关的科技工作者以及高等院校理工科大学生和研究生参考br/>

目录

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章 激光大气传输数学物理基础 1.1 光波传输方程及其近似 1.1.1 近轴近似标量波动方程 1.1.2 光波传输的几种近似求解方法 1.1.3 激光大气传输相位校正原理 1.2 地球大气的物理基础 1.2.1 大气基本状态与结构 1.2.2 大气的主要成分 1.2.3 大气流体动力学方程及其近似 1.3 激光大气衰减基础 1.3.1 大气气体分子吸收光谱基础 1.3.2 粒子光散射理论基础 1.4 大气光学湍流 1.4.1 大气湍流量纲分析 1.4.2 Kolmogorov湍流及其特征参数 1.4.3 非均匀各向同性湍流 1.5 小结与展望 参考文献第2章 激光在大气和海水中的衰减 2.1 大气气体分子的吸收 2.1.1 主要大气气体分子的吸收光谱 2.1.2 高分辨率、高灵敏度大气吸收光谱的测量方法 2.1.3 高分辨率大气分子吸收光谱的部分测量结果 2.1.4 激光大气分子吸收计算方法 2.2 大气气溶胶的衰减 2.2.1 大气气溶胶粒子对激光的吸收及其测量方法 2.2.2 气溶胶衰减计算方法 2.3 常用激光波长大气吸收和散射系数 2.4 激光在海水中的衰减 2.4.1 海水中光辐射传输方程 2.4.2 海水的光学性质 2.4.3 激光在海水中传输 2.5 小结与展望 参考文献第3章 激光大气传输湍流效应 3.1 激光大气传输湍流效应 3.1.1 光强和相位起伏及其频谱特性分析 3.1.2 光强闪烁 3.1.3 光束到达角起伏特征 3.1.4 激光传输Strehl比近似理论 3.2 湍流效应自适应光学校正 3.2.1 湍流效应相位校正及其残差近似分析 3.2.2 激光大气传输湍流效应及其相位校正实验研究 3.3 激光大气传输相位校正非等晕性 3.3.1 聚焦非等晕性 3.3.2 角非等晕性 3.4 强湍流效应的自适应光学校正若干问题 3.4.1 强闪烁效应对相位校正的影响 3.4.2 不连续相位及校正研究 3.4.3 并行梯度下降算法自适应光学校正 3.5 小结与展望 参考文献第4章 激光大气传输非线性效应 4.1 热晕效应的几何光学近似分析及其定标参数 4.1.1 稳态热晕效应 4.1.2 瞬态热晕效应 4.2 整束热晕效应相位补偿近似分析 4.2.1 等效热透镜效应的q参数变换 4.2.2 整束热晕相位校正定标参数分析 4.3 湍流热晕相互作用线性化理论 4.3.1 基本方程及其小扰动解 4.3.2 相位补偿下的Strehl比表达式 4.3.3 定标参数与计算分析 4.4 飞秒激光大气传输自聚焦效应 4.4.1 自聚焦的物理描述 4.4.2 稳态自聚焦理论 4.4.3 动态自聚焦理论 4.4.4 自聚焦的阈值 4.4.5 等离子体散焦效应 4.4.6 超短脉冲传输的单丝结构 4.4.7 飞秒光丝强度自陷现象 4.4.8 光束自净化现象 4.4.9 光丝自愈合现象 4.5 小结与展望 参考文献第5章 高能激光大气传输数值模拟与实验研究 5.1 激光大气传输数值计算模式 5.1.1 基本方程的坐标变换 5.1.2 激光大气传输的数值计算方法 5.1.3 激光大气传输的数值计算网格选取的基本原则 5.2 高能激光大气传输数值模拟与实验验证研究 5.2.1 热晕效应模拟实验研究 5.2.2 高能激光热晕效应实验研究 5.3 高能激光大气传输定标规律数值仿真研究 5.3.1 聚焦平台光束大气传输光束扩展理论分析 5.3.2 线性效应引起的光斑扩展 5.3.3 湍流效应与热晕效应相互作用的分析 5.4 小结与展望 参考文献第6章 激光大气传输应用 6.1 激光雷达大气探测技术 6.1.1 大气成分探测激光雷达发展简介 6.1.2 大气风速测量 6.1.3 大气湍流参数测量 6.2 激光大气传输在光通信中的应用 6.2.1 大气对通信的影响 6.2.2 激光通信中大气湍流的影响抑制技术 6.3 自适应光学鬼成像 6.3.1 鬼成像系统 6.3.2 自适应光学鬼成像系统 6.3.3 自适应光学鬼成像系统实验仿真 6.4 小结与展望 参考文献附录 常用激光波长大气分子与气溶胶吸收和散射系数

作者介绍

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文摘

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序言

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《光波导与光学通信：物理原理、器件设计及系统应用》 内容梗概： 本书深入探讨了光波在各种介质中的传输特性，重点聚焦于光学通信领域，旨在为读者提供一个全面而系统的知识框架。内容涵盖了光的基本性质，如电磁波理论、光的干涉、衍射和偏振等，以及光在不同介质（如真空、空气、玻璃纤维、水中等）中的传播规律。特别地，本书详细阐述了光纤通信的物理基础，包括光纤的结构、工作原理、损耗机制、色散效应以及非线性效应等，并在此基础上深入分析了各种光电器件的设计与性能，如激光器、光电探测器、调制器、光开关、光放大器等。此外，本书还将目光投向了光波在实际系统中的应用，重点介绍了光通信系统的构建、性能评估、网络架构以及未来的发展趋势，例如相干光通信、多波长光通信、自由空间光通信以及光子集成等前沿技术。 第一章：光的基本性质与传播基础 本章将从基础的物理原理出发，构建读者对光的初步认知。我们将从电磁波理论入手，阐述光作为一种电磁波的本质，包括其波长、频率、能量等关键参数。随后，我们将深入探讨光的波动性，详细解析光的干涉、衍射和偏振等现象，并解释这些现象是如何影响光在介质中的行为的。 1.1 电磁波理论与光 麦克斯韦方程组的简述及其在理解光本质中的作用。 光的电场和磁场分量，以及光波的横波特性。 光子的概念，光与物质相互作用的量子视角（简要介绍）。 1.2 光的干涉 相干光的要求：同频率、同相位或恒定相位差。 杨氏双缝干涉实验及其原理，明暗条纹的形成条件。 薄膜干涉、迈克尔逊干涉仪等应用实例。 1.3 光的衍射 惠更斯原理及其在解释衍射现象中的应用。 夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射的区别与联系。 单缝、多缝衍射，圆孔衍射，以及衍射光栅的原理与应用。 1.4 光的偏振 线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。 偏振光的产生方法：反射、折射、散射、二向色性材料等。 偏振的测量与分析，例如使用偏振片和波片。 1.5 光在介质中的传播 介质的折射率：定义、与光速的关系、色散。 斯涅尔定律（折射定律）及其推导，光的全反射条件。 介质中的传播常数、相位常数和衰减常数。 光在不同透明介质（如空气、水、玻璃、晶体）中的传播特性对比。 第二章：光纤通信的物理基础 本章将聚焦于现代通信的基石——光纤通信。我们将详细解析光纤的结构和工作原理，并通过深入的物理模型来解释光在光纤中的传输过程，包括损耗和失真等关键影响因素。 2.1 光纤的结构与分类 光纤的基本组成：纤芯、包层、涂覆层。 按折射率分布分类：阶跃折射率光纤（SI）和渐变折射率光纤（GI）。 按传光模式分类：多模光纤（MMF）和单模光纤（SMF）。 不同类型光纤的结构特点、优势与局限性。 2.2 光在光纤中的传输模式 光纤的导光机理：全内反射。 模式概念：麦克斯韦方程在光纤中的解，本征模式。 多模光纤中的模式竞争与模式色散。 单模光纤的特点：传输带宽大，模式色散小。 2.3 光纤损耗机制 固有损耗：吸收损耗（本征吸收、杂质吸收）、散射损耗（瑞利散射、米氏散射）。 诱导损耗：弯曲损耗（宏弯损耗、微弯损耗）、接续损耗。 不同波长下的损耗特性，以及低损耗窗口。 2.4 光纤色散效应 材料色散：折射率随波长变化引起的色散。 波导色散：光纤结构随波长变化引起的色散。 模式色散（仅在多模光纤中存在）：不同模式传播速度不同。 极化模色散（PMD）：光纤非均匀性导致不同偏振模式速度差异。 色散补偿技术简介。 2.5 光纤非线性效应 克尔效应：自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）。 受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）。 非线性效应对信号传输的影响及抑制方法。 2.6 光纤的性能参数 数值孔径（NA）和截止波长。 有效模场直径（EMD）。 带宽和速率。 光纤的连接技术：熔接与连接器。 第三章：光电器件设计与性能 本章将系统介绍光通信系统中关键的光电器件，从其基本工作原理出发，深入剖析其设计要点、性能指标以及在系统中的作用。 3.1 激光器 激光的基本原理：受激辐射、粒子数反转、谐振腔。 半导体激光器（LD）：p-n结、能带结构、发光机理、不同结构（DFB, DBR, VCSEL）。 固体激光器、气体激光器（简要介绍）。 激光器的关键参数：输出功率、波长稳定性、线宽、阈值电流、效率。 3.2 光电探测器（PD） 光电探测的基本原理：光电效应。 PIN光电二极管：结构、工作原理、响应速度、量子效率。 雪崩光电二极管（APD）：增益机制、噪声源、响应速度。 光电导探测器。 探测器的关键参数：响应度、量子效率、带宽、噪声等效功率（NEP）、暗电流。 3.3 光调制器 调制的基本概念：将电信号转换为光信号。 电光调制器：电光效应（Pockels效应、Kerr效应）在材料（如铌酸锂）中的应用。 声光调制器。 直接调制（将激光器电流调制）与外调制。 调制器的关键参数：半波电压、消光比、带宽、插入损耗。 3.4 光开关与波长选择开关 光开关的作用：实现光路切换。 基于微机电系统（MEMS）的光开关。 基于热光效应的光开关。 波长选择开关（WSS）在 WDM 系统中的作用。 3.5 光放大器 光放大器的必要性：补偿光信号损耗。 掺铒光纤放大器（EDFA）：工作原理、增益特性、噪声系数。 半导体光放大器（SOA）：工作原理、增益、饱和效应。 拉曼放大器（RA）：受激拉曼散射的利用。 3.6 其他关键器件 光纤耦合器、分束器。 光 Isolator（光隔离器）。 光纤光栅（FBG）及其在滤波、传感、色散补偿中的应用。 第四章：光通信系统构建与应用 本章将从宏观视角出发，介绍光通信系统的整体架构、设计原则以及在各行各业中的实际应用，并展望其未来的发展方向。 4.1 光通信系统的基本组成 发送端：光源、调制器、驱动电路。 传输介质：光纤。 接收端：光电探测器、放大器、解调电路。 中继与再生：光放大器、光电再生器。 4.2 光传输系统架构 点对点传输系统。 多路复用技术： 时分多路复用（TDM）。 频分多路复用（FDM）/波分多路复用（WDM）： 粗波分多路复用（CWDM）。 密集波分多路复用（DWDM）。 网络拓扑：星型、总线型、环型、网状。 4.3 光通信系统的性能评估 信号质量指标：误码率（BER）、信噪比（SNR）。 传输容量与传输距离。 功率预算与眼图分析。 抖动与漂移。 4.4 光通信系统在各领域的应用 电信网络：骨干网、接入网、城域网。 互联网数据中心互联。 有线电视网络。 工业控制与自动化。 航空航天与军事通信。 传感网络。 4.5 前沿技术与未来发展 相干光通信：调制格式、数字信号处理（DSP）。 多维复用技术（如空分复用）。 自由空间光通信（FSOC）：面临的挑战与机遇。 光子集成与片上光子学。 人工智能在光通信网络中的应用。 太赫兹通信与可见光通信的潜在联系。 结论： 本书力求通过由浅入深、由表及里的方式，为读者揭示光波在介质中传输的奥秘，并在此基础上展现其在现代通信技术中所扮演的关键角色。从基础的光学原理出发，到光纤通信的核心技术，再到复杂的系统设计与应用，本书旨在为光学、通信工程、电子工程等相关领域的学生、研究人员和工程师提供一本不可或缺的参考书籍，帮助他们深入理解并掌握光波导与光学通信的精髓，为推动下一代通信技术的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者王英俭的名字，在相关领域内还是有一定知名度的，这无疑增加了我对内容专业性的信心。在我看来，一本优秀的科技专著，其价值不仅仅在于提供了知识点，更在于提供了一种解决问题的思维模式。我期望这本书能超越简单的“是什么”和“为什么”，更进一步阐述“该如何做”。例如，在处理大气湍流对激光束的影响时，书中是否能详细解析不同湍流模型（如科尔莫戈罗夫模型）的适用范围，以及如何根据实测的气象数据来动态调整激光系统的参数。水下激光通信的另一个难点在于目标物体的运动和吸收颗粒的影响，如果书中能提供一套针对高浊度水体的优化算法或者前馈控制策略，那无疑是极具创新性的。我阅读这类书籍的目的，很大程度上是为了激发自己对现有技术瓶颈的突破思路，希望能从书中找到一些启发性的数学工具或者实验方法，帮助我在自己的研究方向上取得进展，而不是仅仅满足于了解现有技术的现状。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，第一感觉是它的分量感，这通常意味着内容足够扎实和全面。我关注这本书主要是因为它触及到了一个非常硬核的交叉学科领域——光电子学与流体力学（或海洋学）的结合。我曾经在相关的学术期刊上读到过一些零散的资料，但大多都是针对某一特定参数或单一环境的分析，缺乏一个系统性的综述。这本书如果能搭建起一个完整的理论框架，将大气和水下环境下的光束传播特性进行对比分析，那将是极大的贡献。特别是水下环境，光线衰减快、折射率变化剧烈，对激光的稳定传输构成了严峻考验。我特别想知道作者是如何处理这些非线性效应和随机过程的，是否引用了最新的蒙特卡洛模拟技术或者更先进的自适应光学补偿方案。对于实际应用来说，如何设计出适应复杂环境的激光系统，如何提高信噪比，这些都是工程上亟待解决的问题，期待书中能给出一些独到的见解，而不是仅仅停留在教科书式的概念介绍层面。这种深入到工程实现细节的探讨，才是真正有价值的“干货”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常引人注目，那种深邃的蓝色调，仿佛一下子就能将你拉入一个充满未知与探索的海洋世界。我个人对那些涉及前沿科技与自然现象交叉领域的书籍一直抱有极大的兴趣，特别是当“激光”这个充满未来感的词汇与“大气”和“水下”这两个我们日常又无比熟悉的介质结合在一起时，那种好奇心简直是无法抑制的。我非常期待这本书能深入浅出地讲解激光在不同介质中传输时所面临的复杂挑战，比如散射、吸收、湍流效应等，这些物理现象的细节处理想必是全书的精髓所在。我希望作者不仅能提供严谨的理论推导，还能结合实际的工程应用案例，比如水下通信、海洋测绘，甚至是一些军事侦察领域的应用，这样理论和实践的结合才能让读者真正感受到这项技术的强大威力。当然，如果书中能附带一些精美的图表和仿真结果，那就更完美了，毕竟复杂的物理过程，一张清晰的图胜过千言万语的文字描述，能极大地帮助我们理解那些抽象的波函数和传输模型。总而言之，从封面到主题，这本书给我留下了一个既专业又充满探索欲的印象，非常期待阅读后的收获。

评分☆☆☆☆☆

从出版信息来看，这本书是由国防工业出版社出版的，这让我对其中涉及的保密性和前瞻性技术内容抱有更高的期待。通常这类出版社出版的材料，会在一些关键技术指标的设定上更加贴近实际的工程需求和战略应用。我尤其关注激光在大气和海水中“应用”的部分。除了常见的遥感、通信之外，我很想了解是否涉及更先进的应用，比如高能激光在水下的定向能传输的可能性，或者在极端环境下（如深海探测、高空高速飞行器）激光传感器的设计考量。对于一个读者来说，一本好的技术书籍应该像一位经验丰富的前辈，不仅传授理论，还能告诫我们在实践中可能遇到的“陷阱”。我希望书中能有专门的章节来讨论实验设计中的常见错误和数据分析中的陷阱，比如如何正确地评估测量误差的来源，如何区分系统误差和随机误差，这些都是新手在入门时最容易栽跟头的地方。这种经验性的总结，往往比单纯的公式推导更难得。

评分☆☆☆☆☆

这本书的定价和厚度给我一种“物超所值”的感觉，这暗示着内容密度非常高。我个人对学术著作的排版和索引的严谨性非常看重。如果书中包含详细的参考文献列表，特别是能追溯到近五年内的国际顶级期刊论文，那么这本书的学术地位就不言而喻了。我希望能看到清晰的术语表和符号定义，因为涉及到复杂的电磁波理论和流体力学耦合，很容易产生歧义。另外，作为一本面向科研和工程人员的书籍，清晰的逻辑结构至关重要。我期待这本书的章节安排能遵循“基础理论 -> 理论模型 -> 环境效应分析 -> 工程化应用 -> 未来展望”这样一个递进的层次。只有结构清晰，读者才能在复杂的物理图景中找到自己的学习路径。如果能在附录中提供一些常用常数的查找表或者关键公式的推导过程的简化版本，那将极大地提升阅读的流畅性和实用性，避免为了验证一个基础公式而不得不翻阅其他教材的麻烦。总而言之，我期待它是一本能被我频繁查阅、标注，最终成为我书架上不可或缺的工具书。