高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：光電子技術基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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韓曉冰，陳名鬆 編

圖書標籤:

• 光電子技術
• 電子工程
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 光電子學
• 半導體
• 光器件
• 信息技術
• 物理學

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560629551

版次：1

商品編碼：11271372

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-04-01

用紙：膠版紙

頁數：304

字數：462000

正文語種：中文

內容簡介

　　《高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：光電子技術基礎》共分8章，主要包括光輻射的基礎知識與常見的發光源、光輻射在介質波導中的傳播、激光技術、光輻射的調製、光電探測技術、光電成像技術、光電顯示技術和光信息存儲技術。《高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：光電子技術基礎》從基本原理人手，全麵介紹瞭光電子技術的基本概念、基礎知識及其相關應用。內容深度適宜，取材閤理、便於學習。
　　《高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：光電子技術基礎》可作為高等院校電子科學與技術專業、光信息科學與技術、光電信息工程學專業的本科教學用書，可根據不同專業和先修課程的具體情況選取適當的內容。

目錄

第1章 光輻射的基礎知識與常見的發光源
1.1 光的基本屬性
1.1.1 光的波動性——光波
1.1.2 光的粒子性——光子
1.2 輻射度學與光度學的基礎知識
1.2.1 輻射度學
1.2.2 輻射度學的基本定律
1.2.3 光度學的基本物理量與基本定律
1.3 熱輻射的概念
1.3.1 輻射本領與吸收本領
1.3.2 基爾霍夫輻射定律
1.3.3 普朗剋公式
1.4 絕對黑體的輻射規律
1.4.1 黑體輻射的實驗規律
1.4.2 普朗剋公式的近似
1.4.3 輻射傳輸中的相關定律
1.5 一般發光源的輻射規律
1.5.1 朗伯輻射源與朗伯小麵波
1.5.2 小麵源、擴展源産生的輻射照度
1.5.3 灰體、選擇性輻射源
1.6 常見的發光源
1.6.1 熱輻射光源
1.6.2 氣體放電光源
1.6.3 半導體發光二極管（LED）
1.6.4 激光器

第2章 光輻射在介質波導中的傳播
2.1 光綫在介質界麵的反射與摺射
2.2 光波在平闆介質波導中的傳播
2.2.1 平闆介質波導的射綫理論分析
2.2.2 平闆介質波導的波動理論分析
2.3 光波在光縴波導中的傳播
2.3.1 光縴的基本知識
2.3.2 階躍型光縴理論分析
2.3.3 漸變型光縴理論分析
2.3.4 光縴的損耗和色散
2.4 光纜的結構與性能
2.4.1 光纜的結構
2.4.2 光纜的類型
2.4.3 光纜特性
習題與思考題

第3章 激光技術
第4章 光輻射的調製
第5章 光電探測技術
第6章 光電成像技術
第7章 光電顯示技術
第8章 光信息存儲技術
參考文獻

前言/序言

光電子技術在現代科技中的基礎地位與應用前景 光電子技術，作為一門集光學、電子學、半導體物理、材料科學與工程等多個學科交叉融閤的前沿領域，其發展深刻地改變瞭信息獲取、傳輸、處理和顯示的方式，並已成為支撐現代信息社會運轉的核心技術之一。從日常生活中無處不在的光縴通信、LED照明、激光打印，到尖端科技領域的光計算、光通信網絡、生物醫學成像、精密測量，光電子技術的身影無處不在，並且其重要性正日益凸顯。 一、 光電子技術的內涵與學科基礎 光電子技術的核心在於利用光與電子之間的相互作用，將光信號轉換為電信號（光電探測），或將電信號轉換為光信號（電光調製、發光），以及利用光子的能量和特性進行信息存儲、處理和傳輸。這門學科的建立，離不開堅實的理論基礎支撐： 經典光學與近代光學： 對光的波動性、粒子性、衍射、乾涉、偏振等基本性質的理解，是設計和分析光電器件的基礎。現代光學，特彆是量子光學，則揭示瞭光與物質相互作用的深層機製，為開發新型光電器件提供瞭理論指導。 半導體物理： 半導體材料是構建絕大多數光電器件的基石。對半導體材料能帶理論、載流子傳輸、pn結特性、光學躍遷等概念的掌握，是理解光電器件工作原理的關鍵。 電子學理論： 包括電路理論、器件物理、信號與係統等，是設計和集成光電子係統的必備知識。如何有效地驅動發光器件、如何低噪聲地接收和放大光信號，都依賴於紮實的電子學功底。 材料科學： 光電器件的性能很大程度上取決於所使用的材料。半導體材料（如矽、砷化鎵、氮化鎵）、光導材料、非綫性光學材料、有機半導體材料等的特性研究和製備工藝，直接影響著器件的光電轉換效率、響應速度、工作波長和穩定性。 二、 光電子技術的核心器件與原理 光電子技術涵蓋瞭一係列功能各異但相互關聯的關鍵器件，它們構成瞭光電子係統的基本單元。 1. 光源器件（將電信號轉換為光信號）： 發光二極管 (LED)： 通過半導體pn結的電注入發光，具有高效、長壽命、易於控製等優點，廣泛應用於照明、顯示、指示等領域。其發光原理基於半導體材料的直接帶隙躍遷，當電流通過時，電子和空穴復閤，釋放齣光子。 激光器 (Laser)： 利用受激輻射原理産生相乾性好、方嚮性強、單色性高的光束。激光器種類繁多，包括半導體激光器、氣體激光器、固體激光器等，在通信、測量、加工、醫療等領域扮演著核心角色。半導體激光器以其體積小、效率高、易於集成等特點，在光通信和光存儲中尤為重要。 電緻發光器件 (ELD)： 某些材料在外加電場作用下産生發光現象，與LED有類似之處，但驅動方式和發光材料有所區彆。 2. 光探測器件（將光信號轉換為電信號）： 光電二極管 (Photodiode)： 利用半導體pn結的光生伏特效應或光電導效應將光信號轉換為電信號。根據結構和工作原理，可分為光電導探測器、光伏探測器、雪崩光電二極管 (APD) 等。APD通過內部增益機製，能夠探測到非常微弱的光信號，在光通信接收端至關重要。 光電倍增管 (PMT)： 利用光電發射效應和二次電子倍增機製，實現對極弱光信號的超靈敏探測，常用於科學研究和高靈敏度檢測。 CCD (Charge-Coupled Device) 和 CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 圖像傳感器： 將光信號轉換為電荷，並通過電荷轉移機製進行讀齣，是數字相機、掃描儀等成像設備的核心。 3. 光調製與開關器件（控製光信號的強度、相位、偏振等）： 電光調製器： 利用某些材料在外加電場作用下光學性質（如摺射率）發生變化的現象，對光信號進行調製。常見的有鈮酸鋰（LiNbO3）電光調製器，廣泛應用於高速光通信。 聲光調製器： 利用聲波在介質中引起的摺射率周期性變化來調製光。 光開關： 實現光路切換或對光信號的開/關控製，可用於光網絡中的路由和保護。 4. 光功能器件（實現特定光信號處理）： 光放大器： 增強光信號的強度，無需將光信號轉換為電信號再放大，在長距離光通信中是不可或缺的設備。摻鉺光縴放大器 (EDFA) 是目前最常用的光放大器之一。 光隔離器： 實現光信號單嚮傳輸，防止後嚮反射光影響光源穩定性。 非綫性光學器件： 利用材料的非綫性光學效應，實現光信號的頻率轉換、光開關、光邏輯門等功能，是實現光計算和光信息處理的基礎。 三、 光電子技術的關鍵應用領域 光電子技術的廣泛應用，正在重塑我們的生活和工作方式。 1. 光通信： 這是光電子技術最成熟、最具影響力的應用領域。光縴通信利用光作為信息載體，通過光縴傳輸信號，具有帶寬大、損耗低、抗乾擾能力強等優點，是現代電信網絡（包括互聯網）的骨乾。光模塊（收發器）集成瞭激光器、光探測器、驅動電路和調製電路，是光通信係統的關鍵組成部分。 2. 信息顯示： LED顯示屏、OLED（有機發光二極管）顯示技術，以其高亮度、高對比度、廣視角、低功耗等優勢，徹底改變瞭傳統的顯示方式，廣泛應用於電視、手機、電腦以及大型戶外廣告牌。 3. 光存儲： 藍光光盤、DVD等光盤存儲技術，利用激光寫入和讀取數據，是早期數字信息存儲的重要手段。雖然已被硬盤和固態硬盤部分取代，但在某些領域仍有其價值。 4. 激光技術： 激光在工業加工（切割、焊接、打標）、科學測量（測距、乾涉）、條形碼掃描、醫療（手術、診斷）、娛樂（激光投影）等領域都有廣泛應用。 5. 傳感與測量： 光電傳感器廣泛應用於自動化控製、環境監測、醫療診斷、精密測量等領域。例如，光電編碼器用於測量角度和位移；紅外傳感器用於溫度和氣體檢測；光學相乾層析成像 (OCT) 在醫學影像中發揮著重要作用。 6. 生物醫學： 光動力療法、激光手術、熒光標記檢測、醫學成像（如內窺鏡、OCT）等，都離不開光電子技術的支持。 7. 消費電子： 智能手機攝像頭、人臉識彆、VR/AR設備、光鼠標、二維碼掃描等，都整閤瞭多種光電器件。 四、 光電子技術的未來發展趨勢 隨著科技的不斷進步，光電子技術正朝著更高效、更集成、更智能化、更綠色環保的方嚮發展： 光計算與光互連： 隨著電子計算能力的瓶頸日益顯現，利用光子而非電子進行計算和信息傳輸的光計算和光互連技術，正成為研究熱點，有望實現超越當前電子技術的計算速度和能效。 集成光電子學（Photonics Integrated Circuits, PICs）： 將多種光電器件集成到單芯片上，實現係統的小型化、低功耗化和高可靠性，推動光通信、光傳感和光計算的進一步發展。 新型材料與器件： 新型半導體材料（如二維材料石墨烯、鈣鈦礦）、量子點、新型光學超材料等的研究，為開發性能更優越、功能更豐富的光電器件提供瞭可能。 人工智能與光電子的融閤： 將人工智能算法應用於光信號處理、器件設計和係統優化，將極大地提升光電子係統的智能化水平。 綠色光電子： 開發更節能的光電器件和係統，如高效LED照明、低功耗光通信模塊，以應對日益嚴峻的能源和環境挑戰。 總而言之，光電子技術作為一門充滿活力和創新性的學科，其基礎理論和關鍵技術在現代科技體係中占據著舉足輕重的地位。深入理解和掌握光電子技術，對於推動相關領域的科研發展、工程應用以及培養高素質的科技人纔，具有極其重要的意義。

評分☆☆☆☆☆

作為一名電子與通信工程專業的學生，我購買這本《光電子技術基礎》的初衷是為瞭學習光通信、光傳感器等實際應用技術。然而，閱讀瞭關於光調製與解調的章節後，我發現它花費瞭大量的篇幅去闡述各種調製方式背後的數學模型和信號處理理論，例如幅度調製、頻率調製、相位調製以及更復雜的數字調製方案。這些內容無疑是通信原理的重要組成部分，但對於“光電子技術”這個特定領域來說，我更想瞭解的是如何通過光電器件來實現這些調製和解調，例如如何設計一個高效的光調製器，或者如何構建一個靈敏的光電探測器來接收和還原信號。這本書的講解方式更像是從信號與係統、通信原理的角度齣發，將光信號作為一種特殊的信號來處理，而忽略瞭光電子器件本身的設計和特性對這些通信過程的影響。雖然它提供瞭堅實的通信理論基礎，但對於我希望掌握的光電子器件的物理實現和工程設計方麵的內容，則顯得有些不足。它更像是一本通信原理的補充讀物，而不是一本獨立的光電子技術教材。

評分☆☆☆☆☆

我帶著對激光器和LED等發光器件的濃厚興趣翻開瞭這本書，希望能學到它們的設計原理、製造工藝以及不同類型的應用。但令我有些意外的是，書中關於發光器件的部分，似乎更多地集中在半導體能帶結構、電子-空穴復閤過程以及發光效率的理論分析上。它詳細解釋瞭為什麼半導體材料會發光，以及不同摻雜濃度和結構如何影響發光波長和亮度，但對於如何實際製造一個高性能的激光器或LED，例如外延生長、光腔設計、增益介質選擇等工程細節，提及得相對較少。我期待的是能夠看到更多關於器件結構圖、工作原理的簡化模型，以及不同應用場景下選擇哪種發光器件的指導。這本書的寫作風格更像是對發光物理現象的深入剖析，而不是對工程實踐的指導。對於希望瞭解如何設計、選擇和應用光電器件的工程師或學生來說，這本書的理論深度可能會讓他們覺得有所收獲，但實際工程操作層麵的知識獲取則可能需要查閱其他資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書雖然書名裏寫著“光電子技術基礎”，但我翻開目錄和前幾章，發現它講的似乎更多的是半導體物理和器件的原理，比如 PN 結的形成、載流子輸運機製、半導體材料的能帶理論等等。這些內容確實是理解光電子器件的基礎，但總感覺它更像一本紮實的固體物理或者半導體器件物理的入門讀物，而不是我期待中那種直接講解激光器、光電探測器、光縴通信等應用層麵的“光電子技術”。當然，這並不意味著它不好，隻是和我預期的側重點略有不同。如果你想深入理解光電器件是如何工作的，從最根本的物理層麵去剖析，那麼這本書可能會給你帶來驚喜。我本以為它會用大量篇幅介紹各種光電器件的結構、工作原理、性能指標，以及它們在不同領域的應用案例，但實際內容更多地聚焦於“為什麼”這些器件能工作，而非“如何”工作以及“在哪裏”工作。這種深入挖掘根本的寫作方式，對於那些希望打下堅實理論基礎的學生來說，無疑是非常寶貴的，但對於希望快速掌握工程應用知識、瞭解行業前沿的讀者來說，可能需要一些心理準備。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題是“光電子技術基礎”，我原本以為會包含一些關於光縴通信係統、光集成電路等熱門內容。然而，在閱讀瞭關於光電探測器的章節後，我發現它主要關注的是PN結光電二極管、PIN光電二極管和雪崩光電二極管等基本探測器件的響應機理、量子效率、暗電流等參數的理論計算。雖然這些是理解任何光電探測器工作原理的基礎，但我更希望瞭解的是如何根據不同的應用需求，例如通信速率、探測靈敏度、工作波長等，來選擇閤適的探測器，以及如何設計包含這些探測器的光接收電路。書中對於如何將這些探測器集成到復雜係統中，或者如何處理探測到的信號以實現高效通信的描述，相對來說比較簡略。它更像是一本側重於闡述各類光電探測器基本物理特性的理論書籍，而非一本能夠指導讀者進行係統設計和集成應用的書籍。對於希望快速掌握光電子係統設計和應用的學生來說，這本書的理論深度可能需要與工程實踐相結閤纔能發揮最大價值。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本《光電子技術基礎》時，本以為會是一本涵蓋光電子學所有重要概念的全麵指南，從理論到實踐，再到前沿發展。然而，在仔細閱讀瞭其中關於光信號的産生、傳播和探測的部分後，我發現它對光的物理性質，例如衍射、乾射、偏振等現象的講解非常詳盡，甚至有些篇幅達到瞭光學基礎的深度。這固然是理解光電相互作用的必要鋪墊，但我感覺這種對基礎光學理論的側重，在某種程度上衝淡瞭“光電子”這個主題本身。我更期待的是能夠直接看到光與電子如何結閤，例如光電導效應、光伏效應、光電發射效應是如何在半導體材料中實現的，以及這些效應如何被轉化為實際的光電器件。這本書的敘述風格偏嚮於嚴謹的理論推導和公式演算，這對於需要精確理解物理原理的學生來說是極好的，但對於那些更希望通過直觀的圖示和生動的工程實例來學習的讀者，可能會覺得有些枯燥。它更像是一本麵嚮物理學背景的專業教材，而不是麵嚮電子通信工程的普遍性教材，其內容的“基礎”二字，可能更多地體現在物理學基礎，而非工程學基礎。