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[瑞士] 彼得·塞茨（PeterSeitz） 著，孙志斌黄晓英胡爱稳邵秋峰 译

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• 单光子成像
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• 光子学

店铺： 文轩网少儿专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118102451

商品编码：10034387681

开本：16开

出版时间：2015-08-01

页数：304

字数：373000

作  者:(瑞士)彼得·塞茨(Peter Seitz),(荷)艾伯特 J.P.塞尤维森(Albert J.P.Theuwissen) 著；孙志斌 等 译 定  价:89 出 版 社:国防工业出版社 出版日期:2015年08月01日 页  数:304 装  帧:平装 ISBN:9787118102451 ●第1章光电子噪声基础
●1.1引言
●1.2束缚体系中电磁辐射、电子电荷和能级的量子表征
●1.3泊松分布的基本特性
●1.4辐射与物质的相互作用
●1.5光源的噪声特性
●1.5.1相干光（单模激光器）
●1.5.2热（白炽的）光源
●1.5.3部分相干光（气体放电灯）
●1.5.4发光二极管
●1.6“单光子成像”的意义
●1.7固态物质的能带模型
●1.8电磁辐射的半导体探测
●1.8.1量子效率和能带结构
●1.8.2热平衡和非平衡时的载流子浓度
●1.8.3暗电流
●1.8.4雪崩效应和过噪声系数
●1.9电荷的电子探测
●1.9.1电子及其噪声的基本特性
●1.9.2电子电荷探测的基本电路
●部分目录

内容简介

本书内容涵盖单光子成像的基本概念、理论及其相关分析，本书还对单光子成像探测器件种类、结构、性能和技术的深入剖析，而且还就单光子成像在X射线探测、宇宙高能粒子、测距成像、天文观测和分子生物学等方面的应用技术和方法。本书对单光子成像理论、技术和应用进行全面、系统、透彻的分析和讲解。 (瑞士)彼得·塞茨(Peter Seitz),(荷)艾伯特 J.P.塞尤维森(Albert J.P.Theuwissen) 著；孙志斌 等 译 孙志斌，*国科学院国家空间科学中心副研究员。主要研究方向为空间光电子技术和空间科学实验技术等。

好的，这是一本关于“深空探测与星际通讯”的图书简介。 --- 深空探测与星际通讯 内容简介 本书系统、深入地探讨了人类探索太阳系乃至更遥远星际空间的理论基础、前沿技术与未来展望。面对宇宙的浩瀚与深邃，传统探测手段的局限性日益凸显，而高效、可靠的星际通讯则是实现长期深空任务成功的生命线。本书旨在为航天工程、天体物理学、信息科学及相关领域的专业人士、研究人员和高年级学生提供一部全面、前瞻性的参考指南。 全书结构清晰，逻辑严谨，分为四个主要部分：（一）深空探测任务的挑战与机遇，（二）先进深空探测技术，（三）星际通讯的物理基础与工程实现，以及（四）未来愿景与前沿探索。 第一部分：深空探测任务的挑战与机遇 本部分聚焦于将探测器送往太阳系边缘乃至系外行星所面临的严峻环境和工程难题。 1.1 任务规划与轨道力学： 详细分析了地火转移轨道、行星际转移轨道（如霍曼转移、引力助推）的设计与优化。着重讨论了多体问题在深空任务轨道设计中的复杂性，包括“引力弹弓”效应的精确建模与应用，以及如何利用轨道共振来最大化探测效率并最小化燃料消耗。特别引入了“低能耗转移”（Low-Energy Transfers, LET）的概念及其在远期任务中的战略价值。 1.2 极端环境下的生存挑战： 深入剖析了深空环境对航天器硬件的威胁，包括高能粒子辐射（如太阳质子事件、银河宇宙射线）对电子元件的抗辐照设计要求；微陨石与空间碎片撞击的风险评估与防护技术；以及在极低温（远离太阳）和极高温（近距离探测太阳）条件下的热控设计策略。分析了先进的自修复材料和冗余系统在提高任务可靠性方面的作用。 1.3 能源供应的革命： 阐述了深空任务从依赖化学燃料向依赖更持久能源的转变。详细介绍了放射性同位素热电发生器 (RTG) 的工作原理、寿命限制及安全规范。此外，对先进核裂变动力源（如小型化反应堆）和太阳能电力推进（SEP）系统在未来木星系及更远任务中的潜力进行了对比评估和技术路线分析。 第二部分：先进深空探测技术 本部分重点介绍实现高精度、远距离探测任务所需的核心硬件和科学仪器。 2.1 高分辨率遥感与成像： 探讨了超越可见光的探测手段。详细阐述了高光谱成像技术在识别系外行星大气成分和地表矿物构成中的应用。分析了合成孔径雷达（SAR）和激光雷达（LiDAR）在火星极地冰盖测绘和金星大气穿透探测中的关键技术，包括数据处理和三维重建算法。 2.2 原位科学探测： 涵盖了对目标天体进行直接取样和成分分析的技术。包括新型质谱仪（如高精度二次离子质谱）在分析微量同位素比率方面的进展，用于揭示太阳系早期物质的起源。还探讨了着陆器和巡视器的自主导航、地形识别与避障技术，特别是针对复杂地貌（如陨石坑内部、冰封卫星表面）的作业能力提升。 2.3 样本返回的工程壮举： 详细描述了将月球、小行星乃至火星样本带回地球的全流程工程设计。包括样本的采集封装、上升器发射、地月/地火转移轨道对接，以及返回器再入大气层的热防护与精确回收技术。强调了行星保护协议在样本返回任务中的极端重要性。 第三部分：星际通讯的物理基础与工程实现 本部分是全书的核心，着重解决信号在数亿乃至数十亿公里传播中的衰减、延迟与可靠性问题。 3.1 传播信道与噪声模型： 深入解析了深空通信面临的路径损耗（Path Loss）问题，重点讨论了随距离增加的信号衰减规律。构建了详细的信噪比 (SNR) 模型，包含了来自深空背景、行星际介质（如太阳等离子体）以及接收机自身热噪声的贡献。分析了如何利用特定波段（如X波段、Ka波段）来优化SNR。 3.2 高增益天线技术： 详细介绍了深空网络（DSN）中使用的超大型抛物面天线的设计原理、馈源技术及指向精度要求。探讨了相控阵天线在提升接收灵敏度和多任务并行处理方面的优势。讨论了地面站建设中对电磁屏蔽和环境稳定性的极致要求。 3.3 编码与调制： 阐述了在极低SNR环境下实现可靠通信的理论与实践。详细介绍了前向纠错码 (FEC) 的最新进展，如低密度奇偶校验码 (LDPC) 和积雪浴译码 (SoS) 在深空数据传输中的应用。对比分析了不同调制方案（如DPSK, QPSK, 16APSK）在频谱效率与抗噪性能之间的权衡。 3.4 延迟容忍网络（DTN）： 针对星际通讯中不可避免的长时间延迟和链路中断问题，系统介绍了延迟容忍网络（DTN） 架构。重点阐述了其核心概念——存储转发（Store-and-Forward） 机制，以及如何利用捆绑协议（Bundle Protocol）来确保数据在动态变化的深空网络中不丢失、可靠地到达目的地。 第四部分：未来愿景与前沿探索 本部分展望了未来几十年人类探索深空的能力飞跃，以及可能实现的目标。 4.1 激光（光子）通讯： 将激光通讯（Optical Communication）视为下一代深空通讯的主流技术。详细分析了激光下行链路在带宽、频谱效率上的巨大潜力，并讨论了实现高精度激光束指向、克服大气湍流（对近地任务）和散射（对星际任务）的关键技术挑战。 4.2 磁帆与星际航行： 探讨了超越化学燃料推进的革命性概念。深入分析了磁帆（Magnetosail） 和太阳帆（Lightsail） 的基本物理原理及其在减速和加速中的应用潜力。展望了未来可能用于星际旅行的聚变推进和反物质推进的理论模型和工程可行性研究。 4.3 系外行星的直接探测与生命信号搜寻： 描述了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）之后，下一代巨型地面望远镜（如ELT）和空间任务（如Habitable Worlds Observatory）的科学目标。重点讨论了如何利用星光阻挡技术（Starshades）和高对比度自适应光学系统，直接对系外行星进行成像，并分析搜寻生物特征信号（Biosignatures）的最新光谱学方法。 本书结构完整，内容涵盖了从任务设计到数据接收的完整链条，是理解和参与人类深空探索事业的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

我最近对“成像”这个词的理解产生了极大的拓展，尤其是当它与“单光子”这样一个精确到极致的词汇结合时，更是让我联想到了一种前所未有的视觉体验。这本书的标题本身就给我一种强烈的预感，它可能不仅仅是关于传统的相机或者显微镜，而是涉及到一种全新的、极度精细的图像获取技术。我脑海中浮现出各种科幻电影中的场景，那些能够穿透黑暗、捕捉微观细节的设备，是不是就与单光子成像有着千丝万缕的联系？这本书的出现，似乎为我打开了一扇通往未知领域的大门。我非常想了解，到底是什么样的原理，能够让一个物体在极度暗淡的光线下，甚至在只有一个或几个光子的情况下，仍然能够被“看见”并形成清晰的图像。这种技术的出现，是否意味着我们对“看见”的定义将被重新书写？我好奇书中是否会涉及一些前沿的研究成果，比如在弱光环境下捕捉高速运动物体，或者在生物医学领域，能够无损地观察细胞内部的微小结构。我希望这本书能用一种引人入胜的方式，将这些复杂的技术细节呈现出来，让我能够窥见未来成像技术的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题“单光子成像”，立即激发了我对“光”的全新认知。在我看来，这不仅仅是关于如何“看到”物体，更是关于如何以一种前所未有的方式去“理解”光本身。我一直对那些能够将抽象概念具象化的书籍充满好感，而单光子成像，对我而言，就是这样一种能够将微观粒子的特性转化为宏观图像的奇妙过程。我迫切地想知道，书中是如何将量子力学中的“光子”这一概念，与实际的“成像”技术联系起来的。我期待它能用一种既严谨又不失趣味的方式，解释单光子探测器的工作原理，以及它与传统成像方式的根本区别。我希望书中能够展示一些令人惊叹的图像，这些图像可能是在极弱光下获得的，或是揭示了微观世界的奥秘，让我能够亲眼见证单光子成像的强大之处。同时，我也对它所能带来的颠覆性影响充满了好奇，比如，它是否能在生物医学领域实现无创、高分辨率的诊断？在天文学领域，它是否能帮助我们发现更遥远、更微弱的宇宙信号？这本书，在我看来，不仅仅是一本技术指南，更是一扇通往未来科学与技术前沿的窗口。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁而富有科技感，那种深邃的蓝色背景仿佛蕴藏着无尽的光学奥秘，让我尚未翻开书页就充满了好奇。我一直对“单光子”这个概念感到着迷，它不仅仅是物理学中的一个基本单位，更是一种看待世界、捕捉信息的方式，一种极致的灵敏度和精确度。想象一下，能够探测到最微弱的光信号，如同捕捉到宇宙深处传来的低语，这本身就充满了一种诗意和挑战。我迫切地想知道，这本书将如何描绘这种“单光子”的魅力，它是否会带领读者潜入光子的奇妙世界，去探寻其粒子的本质，去理解它与波的二象性，以及在量子力学框架下，单光子所扮演的关键角色。我期待书中能有生动形象的比喻，将那些抽象的理论变得易于理解，让即便是对光学和量子物理初学者也能感受到其中的奥妙，而不是仅仅停留在冰冷的公式和枯燥的定义。我希望它能激起我更深入探索的欲望，甚至去思考，在现实世界中，单光子成像技术能够带来哪些革命性的突破，比如在医疗诊断、安防监控，甚至是天文观测等领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，让我感觉像是收到了一份来自未来的邀请函，标题中的“单光子”字眼，就仿佛是开启了一段探险的暗号。我一直对那些能够突破物理极限的技术充满向往，而单光子成像，在我看来，无疑就是其中最具代表性的一种。我设想着，这本书的内容可能不仅仅是理论的堆砌，而是会用一种充满想象力的方式，去描绘单光子成像的独特魅力。我特别希望，书中能够穿插一些引人入胜的案例研究，例如，如何利用单光子成像来诊断早期癌症，或者如何通过这种技术来研发更灵敏的太空望远镜，捕捉更遥远、更微弱的星系信号。我期待它能够带我领略那些隐藏在日常光线之下的微观世界，让我理解，每一个光子的轨迹都可能蕴含着丰富的信息。我甚至希望，这本书能够激发我对物理学和工程学产生新的兴趣，让我开始思考，如何将这些前沿技术应用到我感兴趣的领域，创造出真正有价值的东西。它不仅仅是一本关于技术的书，更可能是一本关于如何重新认识世界、如何突破界限的书。

评分☆☆☆☆☆

当我看到“单光子成像”这个书名时，我的第一反应是，这一定是一本关于某种极为尖端、甚至有些神秘的技术的书。我脑海中立刻联想到那些在科幻小说或电影中才能出现的场景，比如，在绝对黑暗的环境下也能捕捉到物体，或者在极短的时间内获得高分辨率的图像。这种能够捕捉到最小光信号的能力，让我觉得它蕴含着巨大的潜力。我特别好奇，这本书会如何解释“单光子”这个概念，它与我们日常生活中所理解的光又有何不同？我期待书中能够用清晰易懂的语言，阐述单光子成像的核心原理，并展示它在各个领域的实际应用。比如，在科研方面，它是否能够帮助我们观测到一些以前无法触及的现象？在工业生产中，它是否能够提高检测的精度和效率？在安全领域，它是否能够实现更强大的监控能力？这本书的吸引力在于它所代表的“极致”——极致的灵敏度，极致的精度，以及由此带来的极致的可能性。我希望它能让我对这个看似小众的领域产生浓厚的兴趣，并引发我对科技发展方向的深度思考。