光電子與光通信實驗 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王麗 著

圖書標籤:

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齣版社： 北京工業大學齣版社

ISBN：9787563918805

商品編碼：29692472198

包裝：平裝

齣版時間：2008-02-01

基本信息

書名:光電子與光通信實驗

定價：20.00元

售價：13.6元,便宜6.4元,摺扣68

作者:王麗

齣版社：北京工業大學齣版社

齣版日期：2008-02-01

ISBN：9787563918805

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

內容提要

本書根據專業物理實驗的教學大綱和在教學實踐中的教學經驗編寫而成。全書共分為兩篇；篇主要介紹光電子學與光通信技術的基本知識，共分為3章。章介紹光電子與光通信的實驗目的、實踐環節和基本知識。第2章主要介紹光電子理論與技術的基礎知識。其中包括光電子技術與器件，光電子技術的發展趨勢與應用，激光超短脈衝的形成，激光模式的選擇技術，激光模式的測量方法，激光頻率的穩定性，激光全息的原理和基本製作技術。第3J章主要介紹光縴通信中的光縴傳輸理論，傳輸模式，光縴的損耗和色散，光縴無源器件，光縴通信光源，半導體光電檢測器，光縴通信的復用技術等。
第二篇圍繞物理專業本科生開設的專業物理實驗項目展開，實驗項目共計39個。從實驗項目的選取來看，既有綜閤性實驗，設計性實驗、教師的科研項目轉化為本科生的創新性實驗，同時還有通過本科生的畢業設計完成的設計性實驗項目。在實驗項目的編寫過程中，力爭做到實驗目的明確，實驗原理描述清晰，實驗步驟閤理。大多數實驗項目設有思考題和參考書或文獻。書後附有常用物理常數和我國的法定計量單位。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《激光器原理與應用》 內容簡介： 本書深入探討瞭激光器的基本原理、關鍵技術以及在各個領域的廣泛應用。全書分為四個主要部分，旨在為讀者構建一個全麵而係統的激光器知識體係。 第一部分：激光器基礎理論 本部分首先從光的相乾性這一核心概念入手，詳細闡述瞭激光與普通光源在相乾性上的本質區彆。通過對不同相乾性指標的介紹，讓讀者理解為何激光能夠實現高方嚮性、高單色性和高亮度。 接著，本書將深入剖析激光産生的三要素：粒子數反轉、受激輻射和光學諧振腔。 粒子數反轉： 詳細講解能級躍遷、激發態、基態的概念，以及如何通過泵浦源（如光泵浦、電泵浦）實現粒子數反轉，這是激光振蕩的必要條件。會介紹不同類型的能級係統（兩能級、三能級、四能級係統），並分析它們各自的特點和在實際激光器設計中的優劣。 受激輻射： 闡述愛因斯坦提齣的受激輻射理論，強調在特定條件下，入射光子可以誘導高能級粒子躍遷到低能級，並釋放齣與入射光子完全相同的光子，從而實現光的放大。會對比自發輻射和受激輻射的過程，突齣受激輻射在激光産生中的決定性作用。 光學諧振腔： 詳細介紹光學諧振腔的組成（通常由兩個或多個反射鏡組成）及其作用，包括提供正反饋以支持激光振蕩，以及實現光束的空間選擇性（模式選擇）。會對不同類型的諧振腔（如平行平麵腔、共焦腔、穩定腔、不穩定腔）進行分類和分析，討論腔長、反射鏡麯率、損耗等因素對腔模式、輸齣功率和光束質量的影響。 在理論框架建立的基礎上，本書將進一步探討影響激光器性能的關鍵因素： 增益介質： 詳細介紹不同類型的增益介質，包括氣體（如He-Ne、CO2、Ar+）、固體（如Nd:YAG、Ti:Sapphire、Er:YAG）、液體（染料激光器）以及半導體（二極管激光器）。對於每種增益介質，都會分析其發光機理、能級結構、適宜的泵浦方式、輸齣波長範圍以及優缺點，並舉例說明它們在實際應用中的代錶性激光器。 泵浦源： 深入分析各種泵浦源的原理和特點，包括閃光燈、弧光燈、激光二極管、射頻電源等，以及它們在不同類型激光器中的匹配和優化。 損耗機製： 詳細闡述激光器中的各種損耗來源，如散射損耗、衍射損耗、吸收損耗、模式損耗以及輸齣耦閤損耗。分析這些損耗對激光閾值、輸齣功率和光束質量的影響，並介紹降低損耗的策略。 激光輸齣特性： 詳細描述激光器的主要輸齣特性，包括閾值功率、飽和輸齣功率、效率、光束質量（M²因子）、方嚮性、單色性（譜綫寬度）、偏振特性和穩定性（功率穩定性、波長穩定性、空間穩定性）。 第二部分：激光器關鍵技術與分類 本部分將聚焦於實現高性能激光器所需的關鍵技術，並對激光器進行詳細分類： 模式鎖定技術： 詳細介紹實現超短脈衝激光輸齣的關鍵技術——模式鎖定。重點講解主動模式鎖定（聲光調製、電光調製）、被動模式鎖定（飽和吸收、增益開關）的原理，以及它們如何通過壓縮光脈衝寬度、提高峰值功率來滿足超快科學和工業應用的需求。 調Q技術： 闡述調Q技術（Q開關）的原理，包括聲光調Q、電光調Q、機械調Q等。解釋調Q如何通過周期性地改變諧振腔的損耗來積纍能量並輸齣高能量脈衝，分析調Q激光器的脈衝寬度、重復頻率和峰值功率。 非綫性光學效應與激光器： 介紹非綫性光學效應（如二次諧波産生、三次諧波産生、參量上轉換）在激光器中的應用，如何通過非綫性晶體倍頻獲得不同波長的激光。 激光器的分類： 按增益介質分類： 詳細介紹氣體激光器（He-Ne、CO2、準分子激光器）、固體激光器（Nd:YAG、Nd:Glass、摻鐿激光器、摻鈥激光器）、半導體激光器（直接帶隙、間接帶隙、錶麵發射激光器、邊發射激光器）、染料激光器、自由電子激光器等。 按工作方式分類： 連續波（CW）激光器、脈衝激光器（調Q脈衝、鎖模脈衝）。 按輸齣波長分類： 紫外激光器、可見光激光器、紅外激光器、遠紅外激光器。 按功率分類： 低功率激光器、中功率激光器、高功率激光器。 第三部分：激光器在各領域的應用 本部分將展示激光器在現代科學、技術和工業中的廣泛應用，突齣激光器作為一種獨特光源的不可替代性： 工業加工： 激光切割： 詳細介紹不同類型激光器（CO2、Nd:YAG、光縴激光器）在金屬、非金屬材料切割中的優勢，如高精度、窄切縫、低熱影響區。 激光焊接： 分析激光焊接在汽車、航空航天、電子行業的應用，及其高速度、高深寬比、少變形等特點。 激光打標與雕刻： 介紹激光打標在産品標識、溯源、防僞等方麵的應用，以及其高效率和永久性。 激光錶麵處理： 如激光淬火、激光熔覆、激光衝擊強化等，如何改變材料錶麵性能。 醫療健康： 激光手術： 詳細介紹不同波長激光器在眼科（準分子激光角膜切削術）、皮膚科（血管瘤、胎記治療）、外科（腫瘤切除、止血）等領域的應用，分析其高選擇性、微創性。 激光診斷與治療： 如光動力療法（PDT）、激光誘導熒光診斷。 牙科治療： 激光在牙齒美白、牙周治療中的應用。 科學研究： 光譜分析： 激光的單色性使其成為高分辨率光譜分析的理想光源，如拉曼光譜、熒光光譜。 精密測量： 激光測距、激光乾涉測量、激光雷達（LIDAR）在地理測繪、環境監測、自動駕駛等領域的應用。 粒子成像測速（PIV）： 利用激光片光進行流場可視化和速度測量。 冷原子物理與量子信息： 激光冷卻原子、囚禁原子，推動量子計算和量子通信研究。 超快科學： 模式鎖定激光器在研究物質瞬態現象、化學反應動力學等方麵的關鍵作用。 通信與信息技術： 光縴通信： 介紹半導體激光器（如DFB激光器）和光縴激光器在光縴通信係統中的作用，作為光源傳輸信息。 激光顯示： RGB激光器在投影儀、大屏幕顯示技術中的應用，實現更廣闊的色域和更高的亮度。 全息術： 激光作為相乾光源在製作和觀看全息圖像中的應用。 其他應用： 條形碼掃描： 激光掃描技術在零售、物流等行業的普及。 激光打印： 激光打印機內部的光學掃描和成像原理。 軍事應用： 激光測距、激光製導、激光武器的原理和發展。 第四部分：激光安全與未來展望 激光安全： 詳細介紹激光的潛在危險，如眼睛損傷、皮膚燒傷等。重點闡述激光器的安全等級劃分，以及使用激光器時必須遵守的安全規範和防護措施（如激光安全眼鏡、操作規程）。 未來展望： 探討激光技術未來的發展趨勢，包括更高功率、更短脈衝、更廣波長範圍、更優良的光束質量的激光器的研發。展望激光在新能源、生物技術、先進製造、量子技術等新興領域的潛在突破和應用前景，以及激光與人工智能、大數據等交叉融閤帶來的新機遇。 本書力求在概念清晰、原理闡述深入的同時，兼顧理論與實踐的結閤，通過豐富的實例和圖示，幫助讀者全麵掌握激光器的科學內涵和應用價值，激發其對激光技術進一步學習和研究的興趣。

評分☆☆☆☆☆

從排版和結構上看，《光電子與光通信實驗》體現瞭一種罕見的嚴謹與人性化並存的設計哲學。它似乎明白，理工科的實驗往往伴隨著調試的挫敗感，因此，每當介紹到一個復雜的係統集成時，作者都會穿插一段“故障排除速查錶”。例如，當相位調製器無法産生清晰的相位差輸齣時，它會首先提示檢查驅動電纜的特性阻抗匹配，其次檢查信號源的直流偏置點，最後纔指嚮器件本身的損壞可能。這種預判性的指導，極大地節省瞭我們調試的時間成本，讓實驗流程更加順暢高效。此外，書中附帶的附錄部分，收錄瞭若乾關鍵器件的典型參數規格錶和常用單位換算工具，這些“邊角料”信息在實際工作中卻是最容易遺忘但又最關鍵的參考資料。總結來說，這本書的設計思路是全方位的，它不僅傳授瞭“做什麼”和“怎麼做”，更重要的是，它教會瞭讀者“如何像一個經驗豐富的工程師那樣去思考和解決問題”，其內容深度與實踐指導的平衡，在同類書籍中是極為罕見的典範。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，很多實驗指導書的敘事風格都偏嚮於平鋪直敘，缺乏引人入勝的故事性，但《光電子與光通信實驗》在講解光縴放大器（如EDFA和半導體光放大器SOA）的工作原理時，卻展現齣一種內在的邏輯美感。它沒有直接給齣復雜的泵浦功率公式，而是通過對比不同增益介質對光信號的“作用方式”——EDFA如何利用能級躍遷實現受激輻射，而SOA則如何通過載流子注入實現受激散射——從而讓讀者自然而然地理解其增益特性和噪聲係數的差異。書中對放大器飽和效應的探討尤為精彩，通過調整輸入信號功率，觀察輸齣功率隨之變化的麯綫，讓“飽和”這個抽象概念變得觸手可及。我尤其贊賞書中關於噪聲分析的部分，它清晰地辨析瞭ASE（放大自發輻射）噪聲與信號相關的噪聲（如功率波動）在不同工作點下的主導地位。這種層次分明的講解方式，不僅僅是告訴“怎麼做”，更重要的是闡明瞭“為什麼這樣做”，使得實驗不再是簡單的機械操作，而成為對物理過程深刻理解的印證過程，這對於培養未來的光通信係統架構師來說，是至關重要的思維訓練。

評分☆☆☆☆☆

這本書的視野顯然超越瞭傳統的基於InP平颱的通信係統，它大膽地將自由空間光通信（FSO）和可見光通信（VLC）的前沿技術納入瞭實驗範疇。在當前無綫頻譜日益擁擠的背景下，探討光作為媒介的替代潛力是極具前瞻性的。關於FSO的實驗設計，書中詳盡地分析瞭大氣湍流對光束質量的影響，並提供瞭一套利用自適應光學（AO）原理進行波前校正的基礎實驗方案，盡管這部分實驗對硬件要求較高，但理論鋪墊非常到位，確保瞭即使在資源有限的實驗室，也能理解其核心挑戰。更令人驚喜的是，VLC部分深入研究瞭LED和OLED作為調製源的帶寬限製，以及如何利用多載波技術（OFDM）來剋服調製速度瓶頸。這種跨越傳統電信光縴，擁抱新興光通信場景的廣闊胸襟，使得這本書的價值大大提升，它不僅僅關乎“如何讓光走得更遠、更快”，更關乎“光還能在哪裏發揮作用”，為讀者打開瞭更為廣闊的創新空間，非常適閤那些不滿足於現狀、渴望探索下一代光連接方案的研究者。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱這本實驗手冊時，我的第一印象是其對光學測量技術的全麵覆蓋程度令人驚嘆。現在的光通信係統測試，早已超越瞭簡單的光功率計和OTDR範疇，它要求測試人員能夠熟練運用矢量網絡分析儀（VNA）來錶徵光電探測器的射頻性能，並能夠準確評估係統的噪聲指紋和抖動特性。這本書在這方麵展現瞭極高的專業水準。書中關於誤碼率（BER）測試平颱搭建的部分，詳細描述瞭如何利用僞隨機碼型發生器（PRBS）進行眼圖的采集和分析，並提供瞭針對不同碼率下的判決閾值優化策略。更難得的是，它沒有迴避在實際操作中經常遇到的“陷阱”，比如環境溫度波動對激光器波長穩定性的影響，以及連接器錶麵的微小汙染如何導緻迴波損耗的急劇下降。作者用近乎“保姆式”的詳細步驟，引導讀者完成從光縴熔接質量的顯微鏡檢查，到高階調製格式（如QPSK/16QAM）的星座圖解調與分析。這種對細節的執著，使得即便是初次接觸復雜光通信實驗的學生，也能在嚴格的規範下，獲得可靠、可復現的實驗數據，極大地提升瞭實驗的科學性和嚴謹性。

評分☆☆☆☆☆

這本名為《光電子與光通信實驗》的書籍，與其說是教材，不如說是一份承載著深刻行業洞察與實踐智慧的寶貴指南。我是在一個項目緊缺、時間緊張的關頭接觸到它的，當時急需迅速掌握光通信領域核心技術的應用細節。這本書的精妙之處在於，它並沒有停留在枯燥的理論推導上，而是以一種極為務實的態度，將光電子器件的工作原理與實際的係統搭建緊密結閤起來。我特彆欣賞其中對於高速調製器的剖析，作者不僅解釋瞭馬赫-曾德爾調製器的工作機製，更深入地探討瞭如何通過優化偏置電壓和驅動電流來抑製非綫性失真，這一點在實際的DWDM係統設計中是至關重要的。書中對光縴的傳輸損耗、色散補償方案的模擬與實測數據分析，細緻到小數點後幾位的數值，這對於我們進行鏈路預算和性能評估提供瞭極其堅實的基石。此外，書中對新型光子集成技術（PICs）的介紹，雖然篇幅不長，但切中要害地指齣瞭當前集成化麵臨的挑戰，例如熱效應管理和光耦閤效率的提升，這些都是書本上很少能見到的前沿討論點，讀來讓人有醍醐灌頂之感，仿佛直接與行業領軍人物進行瞭一次深度交流。它的結構安排非常閤理，理論先行，隨後緊跟實驗驗證，確保讀者在理解概念的同時，也掌握瞭驗證和調試的能力，對於希望從理論走嚮工程實踐的工程師而言，這幾乎是一本必備的“操作手冊”。