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高以智 ...（等）著 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118096699

商品编码：29692511958

包装：平装

出版时间：2014-11-01

基本信息

书名:激光原理学习指导(第2版)

定价：28.00元

售价：19.0元,便宜9.0元,折扣67

作者:高以智 ... 著

出版社：国防工业出版社

出版日期：2014-11-01

ISBN：9787118096699

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

《激光原理》系列图书：《激光原理》（第6版）《激光原理学习指导》《激光原理》（第7版）《激光原理学习指导》（第2版）

内容提要

高以智、姚敏玉、张洪明、霍力编著的《激光原理学习指导(第2版十二五普通高等教育本科*规划配套教材)》密切配合“十二五”普通高等教育本科*规划教材《激光原理》第7 版的主要内容。全书共分六章：激光的基本原理；开放式光腔与高斯光束；电磁场和物质的共振相互作用；激光振荡特性；激光放大特性；激光器特性的控制。每章配有内容提要、思考题、例题和习题。部分习题给出不同程度的解题提示。书后附有习题的参考答案。
本书适于高等学校中与光电子技术有关的专业师生参考，也可供自学激光原理或相关课程的学生以及准备考研的学生参考。

目录

章 激光的基本原理
内容提要
思考题
例题
习题
第二章 开放式光腔与高斯光束
内容提要
思考题
例题
习题
第三章 电磁场和物质的共振相互作用
内容提要
思考题
例题
习题
第四章 激光振荡特性
内容提要
思考题
例题
习题
第五章 激光放大特性
内容提要
思考题
例题
习题
第六章 激光器特性的控制
内容提要
思考题
例题
习题
习题参考答案
附录 常用物理常数
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《光电探测技术基础与应用》 内容简介 本书系统阐述了光电探测技术的基本原理、关键技术、器件构成与实际应用。全书共分十一章，内容涵盖了从基础的光电效应到复杂的探测系统设计，旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架。 第一章 光电效应基础 本章将从微观和宏观层面深入剖析光与物质相互作用产生的各类光电效应。我们将回顾光的基本性质，如波粒二象性、光子能量等，并在此基础上详细介绍半导体光电效应，包括光导效应、光生伏特效应、光电导效应、光电发射效应以及热释电效应等。我们将解释这些效应产生的物理机制，分析影响其效率的关键因素，如材料的能带结构、掺杂浓度、载流子寿命等。此外，本章还将触及表面光电效应和体积光电效应，并简要介绍一些典型材料（如硅、锗、III-V族化合物半导体、II-VI族化合物半导体等）的光电特性。最后，将为后续章节中各种光电器件的原理打下坚实的理论基础。 第二章 光电探测器分类与基本性能参数 本章将对各类光电探测器进行系统性的分类和介绍。我们将依据探测器的工作原理、响应速度、探测波段等维度，将探测器划分为光导体、光电二极管、光电倍增管、雪崩光电二极管、红外探测器（包括制冷型和非制冷型）等主要类别。对于每类探测器，我们将深入分析其结构组成、工作原理、优缺点以及适用范围。更重要的是，本章将详细定义和阐释评价光电探测器性能的关键参数，包括响应度（Responsivity）、量子效率（Quantum Efficiency）、探测率（D，Detectivity）、噪声等效功率（NEP，Noise Equivalent Power）、响应时间（Response Time）、带宽（Bandwidth）、暗电流（Dark Current）、饱和光功率（Saturation Optical Power）等。我们将解释这些参数的物理意义，以及它们如何影响探测器的实际性能。理解这些参数是选择和设计合适的光电探测系统的基础。 第三章 光导体探测器 本章将聚焦于光导体探测器，这是一种基于光导效应的光电器件。我们将详细介绍光导材料的选择标准，如窄带隙半导体、II-VI族化合物（如CdS, CdSe, PbS, PbSe）等，并分析其光电特性。本章将深入探讨光导效应的物理机制，包括光照产生载流子、载流子迁移和复合过程。我们将分析影响光导体性能的因素，如材料的纯度、晶体结构、缺陷密度、温度等。此外，本章还将介绍光导体探测器的典型结构，如薄膜光导体、块体光导体等，并讨论其制造工艺。我们将分析光导体探测器的优点（如高响应度、低成本）和缺点（如响应速度较慢、存在滞后现象），并给出其典型应用，如光敏开关、光电耦合器、光电传感器等。 第四章 光电二极管探测器 本章将深入研究光电二极管（Photodiode）探测器。我们将从P-N结和PIN结（P-I-N）结的结构和原理出发，详细解释光照如何引起载流子分离和收集，从而产生光电流。本章将重点分析不同偏置（零偏、反向偏置、正向偏置）对光电二极管工作特性的影响，并探讨探测器的响应速度与结电容、扩散电容、载流子迁移速度之间的关系。我们将介绍各种类型光电二极管，包括P-N结光电二极管、PIN光电二极管、APD（雪崩光电二极管）等，并分析它们的结构和工作特点。此外，本章还将讨论光电二极管的寄生效应（如串联电阻、并联电阻）及其对性能的影响，并介绍其主要的封装形式和制造工艺。最终，将为理解更复杂的光电探测器打下基础。 第五章 雪崩光电二极管（APD） 本章将专门探讨雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode, APD）的工作原理和应用。我们将深入分析APD的内部增益机制，即载流子在外加电场作用下发生碰撞电离，产生更多的载流子，从而实现信号的放大。本章将详细介绍APD的结构，特别是其雪崩倍增区的设计，以及掺杂浓度、截止电压等参数对倍增系数和倍增过程的影响。我们将对比分析APD与普通光电二极管在响应度、噪声特性、增益稳定性等方面的差异。此外，本章还将讨论APD的工作模式，如单光子探测模式（SPAD）和普通APD模式，并分析其噪声来源，特别是倍增过程引入的额外噪声（如倍增因子不匹配噪声、电子-空穴倍增效率差异）。最后，将介绍APD在光纤通信、激光测距、高灵敏度探测等领域的广泛应用。 第六章 红外探测器 本章将聚焦于红外探测器，这是探测特定波段红外辐射的光电器件。我们将首先介绍红外辐射的基本原理及其在自然界和人造源中的分布。随后，本章将根据工作原理将红外探测器分为光子型探测器和热型探测器两大类。 光子型红外探测器： 将深入介绍基于光生伏特效应和光电导效应的光子型红外探测器，包括窄带隙半导体（如InGaAs, InSb, HgCdTe）和量子点等材料。我们将分析不同材料的带隙与探测波长的关系，以及探测器在不同温度下的性能表现。此外，还将讨论制冷型红外探测器的必要性及其制冷技术。 热型红外探测器： 将重点介绍基于热效应的红外探测器，如热释电探测器、热电堆探测器、焦平面探测器（如VOx, amorphous Si）。我们将解释其工作原理，即利用红外辐射引起材料温度升高，进而产生电信号。本章还将讨论非制冷型红外探测器的优势及其技术发展。 最后，本章将介绍红外探测器的性能参数（如探测率D，响应时间），并探讨其在热成像、遥感、安防、医疗等领域的应用。 第七章 光电倍增管（PMT） 本章将详细介绍光电倍增管（Photomultiplier Tube, PMT）的工作原理和结构。我们将从光阴极的光电发射效应出发，解释光子如何转化为电子。随后，将详细阐述电子在串联的倍增电极（Dynodes）之间发生二次电子发射，产生电子倍增的过程。本章将分析倍增级数、倍增电压、二次电子发射系数等参数对PMT增益的影响。我们将讨论PMT的结构类型，如直通式、侧窗式等，并分析其优缺点。此外，还将详细分析PMT的噪声来源，如暗电流、散粒噪声、环境噪声等，并介绍提高信噪比的方法。最后，本章将列举PMT在弱光探测、核辐射探测、粒子物理、生物医学成像等领域的典型应用。 第八章 光电探测系统的设计与优化 本章将从系统层面探讨光电探测器的选择、集成与优化。我们将首先回顾前面各章介绍的不同类型光电探测器的性能特点，并在此基础上，指导读者如何根据具体的应用需求（如探测灵敏度、响应速度、工作波段、成本等）选择最合适的探测器。本章将深入讨论光电探测系统中的关键组成部分，包括光源（如果需要）、光学元件（透镜、滤光片等）、信号处理电路（放大器、滤波器、模数转换器等）、数据采集与处理系统。我们将重点分析各组成部分之间的匹配问题，以及如何通过优化设计来提高整个系统的性能。此外，还将涉及系统校准、噪声抑制技术、温度稳定性等实际设计中需要考虑的问题。 第九章 探测器噪声分析与抑制 噪声是限制光电探测系统性能的关键因素之一。本章将对光电探测器中存在的各种噪声源进行深入分析。我们将详细阐述散粒噪声（Shot Noise）、热噪声（Thermal Noise）、闪烁噪声（Flicker Noise）、突发噪声（Burst Noise）、暗电流噪声等。对于每种噪声，我们将解释其物理成因、数学模型以及对探测器性能的影响。在此基础上，本章将重点介绍各种有效的噪声抑制技术，包括： 电子学滤波技术： 如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、陷波器等，以及它们在降低特定频段噪声中的作用。 光学滤波技术： 使用窄带滤光片或长通/短通滤光片来隔离特定波段的光信号，从而避免非目标光的干扰。 同步检测技术： 如锁相放大器（Lock-in Amplifier）技术，通过调制信号和参考信号的同步，极大地提高信噪比，尤其适用于探测微弱信号。 信号平均技术： 对多个探测周期内的信号进行平均，可以有效降低随机噪声。 降温技术： 对于某些探测器，降低工作温度可以显著减小热噪声。 本章将通过实例说明如何综合运用这些技术来优化探测系统的信噪比，以满足高灵敏度探测的需求。 第十章 光电探测器的应用实例 本章将通过一系列实际的应用案例，展示光电探测器在不同领域的广泛应用。我们将选取代表性的应用，并深入分析其中光电探测器的作用和实现方式。可能涵盖的领域包括： 光纤通信： APD和PIN光电二极管在光接收模块中的应用，负责将光信号转换为电信号。 激光雷达（LiDAR）： APD和SPAD在测量距离、构建三维环境模型中的应用。 医疗诊断与成像： 光电倍增管和光电二极管在X射线成像、荧光成像、生物信号检测中的应用。 环境监测与遥感： 红外探测器在气体浓度检测、温度测量、地质勘探中的应用。 工业自动化与安防： 光电传感器在目标检测、位置识别、安全监控中的应用。 天文学观测： 高灵敏度光电探测器在探测微弱星光、宇宙射线中的应用。 对于每个应用实例，我们将简要介绍相关的系统组成，并着重阐述光电探测器在该系统中所扮演的关键角色，以及为何选择特定的探测器类型。 第十一章 光电探测技术的发展趋势 本章将展望光电探测技术的未来发展方向，重点探讨当前研究的热点和未来的技术挑战。我们将讨论： 新型光电材料： 如有机半导体、钙钛矿材料、量子点、二维材料（如石墨烯、黑磷）在构建高性能光电探测器方面的潜力。 微纳光电器件： 纳米线、纳米片、微腔等结构在提高探测效率、响应速度和集成度方面的进展。 单光子探测技术： SPAD阵列、超导纳米线单光子探测器（SNSPD）等在弱光探测、量子信息科学中的应用前景。 集成化与智能化： 将光电探测器与微处理器、人工智能算法集成，实现更智能的信号处理和目标识别。 高性能红外探测技术： 非制冷型红外探测器的性能提升、新型红外材料的研究。 宽谱段探测与多功能集成： 同时探测可见光、紫外、红外等不同波段，以及集成了光电探测、信号处理、甚至图像识别等多种功能的光电器件。 本章旨在为读者提供对光电探测技术前沿领域的洞察，并激发对未来研究的思考。 本书结构清晰，语言严谨，图文并茂，力求在理论深度和实际应用之间取得平衡，适合作为高等院校相关专业本科生、研究生教材或参考书，也可供从事光电子、光学、电子工程、仪器科学等领域的科研人员和工程技术人员参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调配上醒目的标题字体，一下子就抓住了我的注意力。我本是带着点怀疑的态度翻开的，毕竟市面上同类书籍汗牛充栋，能真正做到深入浅出、条理清晰的实在不多。然而，这本书的开篇部分，对于基础概念的梳理简直是教科书级别的精准。它没有急于抛出复杂的数学公式，而是先用非常直观的类比和图示，将光与物质相互作用的微观图像描绘得淋漓尽致。特别是关于受激辐射和吸收过程的阐述，作者仿佛是一位经验丰富的导师，耐心细致地引导我们穿越那些抽象的物理概念。读完前几章，我对光的基本行为模式有了一种前所未有的清晰认识，这为后续深入理解激光的产生机制打下了极其坚实的基础。我能感受到作者在组织内容时，是站在初学者的角度反复斟酌的，力求避免任何可能造成混淆的晦涩表达。

评分☆☆☆☆☆

这本书在深入讲解激光器结构和工作原理时，展现出了极其扎实的工程实践经验。它不仅仅停留在理论层面，对于各种腔型（如谐振腔的稳定性分析）的探讨，简直就是一份详尽的“维修与调试手册”。我尤其欣赏它对“泵浦源”和“增益介质”特性的分类论述，区分得非常到位，并结合实际应用场景给出了不同选择的优缺点对比。有一章节专门讨论了激光输出的特性——功率、光束质量、线宽等，分析了这些参数是如何受腔内损耗和增益饱和等因素制约的。这部分内容对于正在进行实验设计或系统集成的工程师来说，具有极高的参考价值。我感觉作者似乎亲身操作过各种类型的激光系统，他写下的每一个参数说明，都似乎带着实际测量的数据支撑，使得理论推导和实际操作之间形成了一个紧密的闭环，读起来让人信心倍增。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图设计，体现出一种严谨而又不失美感的风格。很多物理过程，如果仅仅依靠文字描述，很容易让人陷入迷茫，但作者巧妙地运用了大量的、高质量的二维和三维示意图。例如，在解释光束传播理论时，那些关于高斯光束的束腰、发散角和焦深关系的图示，精确到了小数点后几位的物理含义都清晰可见。更值得称赞的是，那些复杂的激光与物质相互作用的能级图，线条干净利落，标注的符号完全符合国际惯例，完全没有那种“低成本印刷”的廉价感。阅读体验的提升，往往来自于这些细节的打磨，它让我在长时间的阅读后，视觉疲劳感也相对较轻，这对于深度学习一门硬核技术学科至关重要。

评分☆☆☆☆☆

如果说有什么地方需要“挑剔”的话，那可能是在习题设计的深度上。虽然书中配备了大量的章节后练习题，用于巩固基础知识点，但对于那些真正想挑战自我、深入探究复杂耦合问题的读者来说，部分例题的难度梯度似乎设置得略微保守了一些。我更期待能看到一些需要结合多章节知识点进行综合分析的“大题”，或许加入一些要求读者自行设定参数、预测结果的开放式问题，会让这本书的“学习指导”功能得到更极致的发挥。当然，对于绝大多数需要系统学习这门学科的本科生和初级研究生而言，现有的练习题足以确保他们对每一个核心概念的牢固掌握，但这只是我个人在追求更高阶思维训练方面的一点小小的期许。

评分☆☆☆☆☆

相较于其他侧重理论推导的教材，这本书在拓展应用和前沿技术介绍方面做得尤为出色。它并没有止步于基础的红宝石激光器或半导体激光器，而是用了相当大的篇幅介绍了超快激光技术，特别是飞秒激光在材料加工和生物医学成像中的最新进展。作者对锁模机制的描述，从数学建模到实际实现，过渡得非常流畅自然，即便是对于非专业背景的读者，也能把握其核心思想。这种紧跟技术脉搏的编排方式，极大地提升了本书的“保鲜度”。我发现许多最新的会议论文中引用的概念，都能在这本书中找到清晰的源头解释。这让我意识到，这不仅仅是一本“学习指导”，更是一份涵盖了学科发展历史和未来趋势的综合参考资料。