高等学校电子与通信工程类专业“十二五”规划教材：光电子技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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韩晓冰，陈名松 编

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• 半导体
• 光器件
• 信息技术
• 物理学

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560629551

版次：1

商品编码：11271372

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-04-01

用纸：胶版纸

页数：304

字数：462000

正文语种：中文

内容简介

　　《高等学校电子与通信工程类专业“十二五”规划教材：光电子技术基础》共分8章，主要包括光辐射的基础知识与常见的发光源、光辐射在介质波导中的传播、激光技术、光辐射的调制、光电探测技术、光电成像技术、光电显示技术和光信息存储技术。《高等学校电子与通信工程类专业“十二五”规划教材：光电子技术基础》从基本原理人手，全面介绍了光电子技术的基本概念、基础知识及其相关应用。内容深度适宜，取材合理、便于学习。
　　《高等学校电子与通信工程类专业“十二五”规划教材：光电子技术基础》可作为高等院校电子科学与技术专业、光信息科学与技术、光电信息工程学专业的本科教学用书，可根据不同专业和先修课程的具体情况选取适当的内容。

目录

第1章 光辐射的基础知识与常见的发光源
1.1 光的基本属性
1.1.1 光的波动性——光波
1.1.2 光的粒子性——光子
1.2 辐射度学与光度学的基础知识
1.2.1 辐射度学
1.2.2 辐射度学的基本定律
1.2.3 光度学的基本物理量与基本定律
1.3 热辐射的概念
1.3.1 辐射本领与吸收本领
1.3.2 基尔霍夫辐射定律
1.3.3 普朗克公式
1.4 绝对黑体的辐射规律
1.4.1 黑体辐射的实验规律
1.4.2 普朗克公式的近似
1.4.3 辐射传输中的相关定律
1.5 一般发光源的辐射规律
1.5.1 朗伯辐射源与朗伯小面波
1.5.2 小面源、扩展源产生的辐射照度
1.5.3 灰体、选择性辐射源
1.6 常见的发光源
1.6.1 热辐射光源
1.6.2 气体放电光源
1.6.3 半导体发光二极管（LED）
1.6.4 激光器

第2章 光辐射在介质波导中的传播
2.1 光线在介质界面的反射与折射
2.2 光波在平板介质波导中的传播
2.2.1 平板介质波导的射线理论分析
2.2.2 平板介质波导的波动理论分析
2.3 光波在光纤波导中的传播
2.3.1 光纤的基本知识
2.3.2 阶跃型光纤理论分析
2.3.3 渐变型光纤理论分析
2.3.4 光纤的损耗和色散
2.4 光缆的结构与性能
2.4.1 光缆的结构
2.4.2 光缆的类型
2.4.3 光缆特性
习题与思考题

第3章 激光技术
第4章 光辐射的调制
第5章 光电探测技术
第6章 光电成像技术
第7章 光电显示技术
第8章 光信息存储技术
参考文献

前言/序言

光电子技术在现代科技中的基础地位与应用前景 光电子技术，作为一门集光学、电子学、半导体物理、材料科学与工程等多个学科交叉融合的前沿领域，其发展深刻地改变了信息获取、传输、处理和显示的方式，并已成为支撑现代信息社会运转的核心技术之一。从日常生活中无处不在的光纤通信、LED照明、激光打印，到尖端科技领域的光计算、光通信网络、生物医学成像、精密测量，光电子技术的身影无处不在，并且其重要性正日益凸显。 一、 光电子技术的内涵与学科基础 光电子技术的核心在于利用光与电子之间的相互作用，将光信号转换为电信号（光电探测），或将电信号转换为光信号（电光调制、发光），以及利用光子的能量和特性进行信息存储、处理和传输。这门学科的建立，离不开坚实的理论基础支撑： 经典光学与近代光学： 对光的波动性、粒子性、衍射、干涉、偏振等基本性质的理解，是设计和分析光电器件的基础。现代光学，特别是量子光学，则揭示了光与物质相互作用的深层机制，为开发新型光电器件提供了理论指导。 半导体物理： 半导体材料是构建绝大多数光电器件的基石。对半导体材料能带理论、载流子传输、pn结特性、光学跃迁等概念的掌握，是理解光电器件工作原理的关键。 电子学理论： 包括电路理论、器件物理、信号与系统等，是设计和集成光电子系统的必备知识。如何有效地驱动发光器件、如何低噪声地接收和放大光信号，都依赖于扎实的电子学功底。 材料科学： 光电器件的性能很大程度上取决于所使用的材料。半导体材料（如硅、砷化镓、氮化镓）、光导材料、非线性光学材料、有机半导体材料等的特性研究和制备工艺，直接影响着器件的光电转换效率、响应速度、工作波长和稳定性。 二、 光电子技术的核心器件与原理 光电子技术涵盖了一系列功能各异但相互关联的关键器件，它们构成了光电子系统的基本单元。 1. 光源器件（将电信号转换为光信号）： 发光二极管 (LED)： 通过半导体pn结的电注入发光，具有高效、长寿命、易于控制等优点，广泛应用于照明、显示、指示等领域。其发光原理基于半导体材料的直接带隙跃迁，当电流通过时，电子和空穴复合，释放出光子。 激光器 (Laser)： 利用受激辐射原理产生相干性好、方向性强、单色性高的光束。激光器种类繁多，包括半导体激光器、气体激光器、固体激光器等，在通信、测量、加工、医疗等领域扮演着核心角色。半导体激光器以其体积小、效率高、易于集成等特点，在光通信和光存储中尤为重要。 电致发光器件 (ELD)： 某些材料在外加电场作用下产生发光现象，与LED有类似之处，但驱动方式和发光材料有所区别。 2. 光探测器件（将光信号转换为电信号）： 光电二极管 (Photodiode)： 利用半导体pn结的光生伏特效应或光电导效应将光信号转换为电信号。根据结构和工作原理，可分为光电导探测器、光伏探测器、雪崩光电二极管 (APD) 等。APD通过内部增益机制，能够探测到非常微弱的光信号，在光通信接收端至关重要。 光电倍增管 (PMT)： 利用光电发射效应和二次电子倍增机制，实现对极弱光信号的超灵敏探测，常用于科学研究和高灵敏度检测。 CCD (Charge-Coupled Device) 和 CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 图像传感器： 将光信号转换为电荷，并通过电荷转移机制进行读出，是数字相机、扫描仪等成像设备的核心。 3. 光调制与开关器件（控制光信号的强度、相位、偏振等）： 电光调制器： 利用某些材料在外加电场作用下光学性质（如折射率）发生变化的现象，对光信号进行调制。常见的有铌酸锂（LiNbO3）电光调制器，广泛应用于高速光通信。 声光调制器： 利用声波在介质中引起的折射率周期性变化来调制光。 光开关： 实现光路切换或对光信号的开/关控制，可用于光网络中的路由和保护。 4. 光功能器件（实现特定光信号处理）： 光放大器： 增强光信号的强度，无需将光信号转换为电信号再放大，在长距离光通信中是不可或缺的设备。掺铒光纤放大器 (EDFA) 是目前最常用的光放大器之一。 光隔离器： 实现光信号单向传输，防止后向反射光影响光源稳定性。 非线性光学器件： 利用材料的非线性光学效应，实现光信号的频率转换、光开关、光逻辑门等功能，是实现光计算和光信息处理的基础。 三、 光电子技术的关键应用领域 光电子技术的广泛应用，正在重塑我们的生活和工作方式。 1. 光通信： 这是光电子技术最成熟、最具影响力的应用领域。光纤通信利用光作为信息载体，通过光纤传输信号，具有带宽大、损耗低、抗干扰能力强等优点，是现代电信网络（包括互联网）的骨干。光模块（收发器）集成了激光器、光探测器、驱动电路和调制电路，是光通信系统的关键组成部分。 2. 信息显示： LED显示屏、OLED（有机发光二极管）显示技术，以其高亮度、高对比度、广视角、低功耗等优势，彻底改变了传统的显示方式，广泛应用于电视、手机、电脑以及大型户外广告牌。 3. 光存储： 蓝光光盘、DVD等光盘存储技术，利用激光写入和读取数据，是早期数字信息存储的重要手段。虽然已被硬盘和固态硬盘部分取代，但在某些领域仍有其价值。 4. 激光技术： 激光在工业加工（切割、焊接、打标）、科学测量（测距、干涉）、条形码扫描、医疗（手术、诊断）、娱乐（激光投影）等领域都有广泛应用。 5. 传感与测量： 光电传感器广泛应用于自动化控制、环境监测、医疗诊断、精密测量等领域。例如，光电编码器用于测量角度和位移；红外传感器用于温度和气体检测；光学相干层析成像 (OCT) 在医学影像中发挥着重要作用。 6. 生物医学： 光动力疗法、激光手术、荧光标记检测、医学成像（如内窥镜、OCT）等，都离不开光电子技术的支持。 7. 消费电子： 智能手机摄像头、人脸识别、VR/AR设备、光鼠标、二维码扫描等，都整合了多种光电器件。 四、 光电子技术的未来发展趋势 随着科技的不断进步，光电子技术正朝着更高效、更集成、更智能化、更绿色环保的方向发展： 光计算与光互连： 随着电子计算能力的瓶颈日益显现，利用光子而非电子进行计算和信息传输的光计算和光互连技术，正成为研究热点，有望实现超越当前电子技术的计算速度和能效。 集成光电子学（Photonics Integrated Circuits, PICs）： 将多种光电器件集成到单芯片上，实现系统的小型化、低功耗化和高可靠性，推动光通信、光传感和光计算的进一步发展。 新型材料与器件： 新型半导体材料（如二维材料石墨烯、钙钛矿）、量子点、新型光学超材料等的研究，为开发性能更优越、功能更丰富的光电器件提供了可能。 人工智能与光电子的融合： 将人工智能算法应用于光信号处理、器件设计和系统优化，将极大地提升光电子系统的智能化水平。 绿色光电子： 开发更节能的光电器件和系统，如高效LED照明、低功耗光通信模块，以应对日益严峻的能源和环境挑战。 总而言之，光电子技术作为一门充满活力和创新性的学科，其基础理论和关键技术在现代科技体系中占据着举足轻重的地位。深入理解和掌握光电子技术，对于推动相关领域的科研发展、工程应用以及培养高素质的科技人才，具有极其重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

我带着对激光器和LED等发光器件的浓厚兴趣翻开了这本书，希望能学到它们的设计原理、制造工艺以及不同类型的应用。但令我有些意外的是，书中关于发光器件的部分，似乎更多地集中在半导体能带结构、电子-空穴复合过程以及发光效率的理论分析上。它详细解释了为什么半导体材料会发光，以及不同掺杂浓度和结构如何影响发光波长和亮度，但对于如何实际制造一个高性能的激光器或LED，例如外延生长、光腔设计、增益介质选择等工程细节，提及得相对较少。我期待的是能够看到更多关于器件结构图、工作原理的简化模型，以及不同应用场景下选择哪种发光器件的指导。这本书的写作风格更像是对发光物理现象的深入剖析，而不是对工程实践的指导。对于希望了解如何设计、选择和应用光电器件的工程师或学生来说，这本书的理论深度可能会让他们觉得有所收获，但实际工程操作层面的知识获取则可能需要查阅其他资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书虽然书名里写着“光电子技术基础”，但我翻开目录和前几章，发现它讲的似乎更多的是半导体物理和器件的原理，比如 PN 结的形成、载流子输运机制、半导体材料的能带理论等等。这些内容确实是理解光电子器件的基础，但总感觉它更像一本扎实的固体物理或者半导体器件物理的入门读物，而不是我期待中那种直接讲解激光器、光电探测器、光纤通信等应用层面的“光电子技术”。当然，这并不意味着它不好，只是和我预期的侧重点略有不同。如果你想深入理解光电器件是如何工作的，从最根本的物理层面去剖析，那么这本书可能会给你带来惊喜。我本以为它会用大量篇幅介绍各种光电器件的结构、工作原理、性能指标，以及它们在不同领域的应用案例，但实际内容更多地聚焦于“为什么”这些器件能工作，而非“如何”工作以及“在哪里”工作。这种深入挖掘根本的写作方式，对于那些希望打下坚实理论基础的学生来说，无疑是非常宝贵的，但对于希望快速掌握工程应用知识、了解行业前沿的读者来说，可能需要一些心理准备。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电子与通信工程专业的学生，我购买这本《光电子技术基础》的初衷是为了学习光通信、光传感器等实际应用技术。然而，阅读了关于光调制与解调的章节后，我发现它花费了大量的篇幅去阐述各种调制方式背后的数学模型和信号处理理论，例如幅度调制、频率调制、相位调制以及更复杂的数字调制方案。这些内容无疑是通信原理的重要组成部分，但对于“光电子技术”这个特定领域来说，我更想了解的是如何通过光电器件来实现这些调制和解调，例如如何设计一个高效的光调制器，或者如何构建一个灵敏的光电探测器来接收和还原信号。这本书的讲解方式更像是从信号与系统、通信原理的角度出发，将光信号作为一种特殊的信号来处理，而忽略了光电子器件本身的设计和特性对这些通信过程的影响。虽然它提供了坚实的通信理论基础，但对于我希望掌握的光电子器件的物理实现和工程设计方面的内容，则显得有些不足。它更像是一本通信原理的补充读物，而不是一本独立的光电子技术教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题是“光电子技术基础”，我原本以为会包含一些关于光纤通信系统、光集成电路等热门内容。然而，在阅读了关于光电探测器的章节后，我发现它主要关注的是PN结光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管等基本探测器件的响应机理、量子效率、暗电流等参数的理论计算。虽然这些是理解任何光电探测器工作原理的基础，但我更希望了解的是如何根据不同的应用需求，例如通信速率、探测灵敏度、工作波长等，来选择合适的探测器，以及如何设计包含这些探测器的光接收电路。书中对于如何将这些探测器集成到复杂系统中，或者如何处理探测到的信号以实现高效通信的描述，相对来说比较简略。它更像是一本侧重于阐述各类光电探测器基本物理特性的理论书籍，而非一本能够指导读者进行系统设计和集成应用的书籍。对于希望快速掌握光电子系统设计和应用的学生来说，这本书的理论深度可能需要与工程实践相结合才能发挥最大价值。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本《光电子技术基础》时，本以为会是一本涵盖光电子学所有重要概念的全面指南，从理论到实践，再到前沿发展。然而，在仔细阅读了其中关于光信号的产生、传播和探测的部分后，我发现它对光的物理性质，例如衍射、干射、偏振等现象的讲解非常详尽，甚至有些篇幅达到了光学基础的深度。这固然是理解光电相互作用的必要铺垫，但我感觉这种对基础光学理论的侧重，在某种程度上冲淡了“光电子”这个主题本身。我更期待的是能够直接看到光与电子如何结合，例如光电导效应、光伏效应、光电发射效应是如何在半导体材料中实现的，以及这些效应如何被转化为实际的光电器件。这本书的叙述风格偏向于严谨的理论推导和公式演算，这对于需要精确理解物理原理的学生来说是极好的，但对于那些更希望通过直观的图示和生动的工程实例来学习的读者，可能会觉得有些枯燥。它更像是一本面向物理学背景的专业教材，而不是面向电子通信工程的普遍性教材，其内容的“基础”二字，可能更多地体现在物理学基础，而非工程学基础。