光电子技术及其应用

定　　价：33 元

丛书名：普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材

• 作者：石顺祥，刘继芳编著
• 出版时间：2010/2/1
• ISBN：9787030265678
• 出 版 社：科学出版社

适用读者:光电子技术相关专业的本科生，从事光电子技术及应用的工程技术人员

• 中图法分类：TN2 
• 页码：286
• 纸张：胶版纸
• 版次：1
• 开本：16开
• 字数：(单位：千字)

内容简介

    《光电子技术及其应用》系统、全面地介绍了光电子技术及其相关应用。第1章介绍光的基本属性，强调光的相干性。为全书讨论的内容奠定基础；第2～4章介绍激光产生的基本理论与典型激光器，激光应用中的基本技术，激光在大气、水下和光纤中的传输特性；第5～7章介绍光电子技术应用中常用的无源器件，光电探测技术及器件，以及光电子技术在精密测量、光信息处理、激光通信、激光雷达与制导、光纤传感、激光加工等领域中的应用。
    《光电子技术及其应用》可作为光电子技术相关专业的本科生教材，以及电子信息类非光电子技术专业的选修课教材，也可作为从事光电子技术及应用的工程技术人员的参考书。

更多科学出版社服务，请扫码获取。

编辑推荐

《光电子技术及其应用》特点： 清晰的物理概念，适应非光电专业的教学需求 广泛的涉猎面，普及多样性的光电子技术知识 重视相干光应用，全面反映光电子技术的新进展 丰富的思考题，帮助读者巩固光电子技术基本知识

序 言

    21世纪，人们进入了一个崭新的时代——信息时代。信息时代的鲜明特征是支撑这个时代的重要基础产业（如能源、交通、材料、信息等）将得到高度发展，能充分满足社会发展和人民生活多方面的需求。
    与信息产业相应的信息科学的基础是电子学与电子技术、光子学与光子技术。电子学与电子技术是20世纪发展起来的科学技术，现已处于高度发展的水平，广泛地应用于社会各个领域，并且已渗透到日常生活之中，目前正由微电子学与技术向纳米电子学与技术、分子电子学与技术发展。光子学与光子技术可以认为是从1960年激光器诞生才开始出现的一门新型科学与技术，目前正处于成长与发展时期。光子学的概念是在1970年由荷兰科学家Polder-vaart首先提出来的，我国著名科学家龚祖同、钱学森在70年代就已指出，“光子学是一门与电子学平行的科学”。作为光子学与光子技术发展的一个阶段，目前的光电子学与光电子技术正迅速地发展。
    一般认为，光电子学与光电子技术是光学与电子学的结合。光电子学与光电子技术在理论上主要研究光与物质的相互作用特性，在应用上主要研究光的产生、传输、控制、探测及各种应用。需要指出的是，光电子学与光电子技术作为高新科学技术的产生和发展始于激光器的诞生；光电子学与光电子技术是伴随微电子学与微电子技术、材料学等诸多学科的发展而发展起来的；光电子学与光电子技术的快速发展和遍及各个领域的广泛应用，使其不断地向其他学科领域渗透，同时也推动着其他学科的发展。
    鉴于目前我国光电子学与光电子技术的发展及地位，除了从事光电子技术专业的学生需要深入系统地学习和研究外，许多将来从事诸如微电子技术、材料、电子科学与技术等相关专业工作的非光电子（激光）技术专业的学生，也需要对基本概念和基本知识有了解。因此，需要有一本专门针对非光电子（激光）技术专业学生系统学习光电子（激光）技术的教科书。本书就是为此目的编写的。
    作者长期在西安电子科技大学从事光电子技术专业教学工作，为西安电子科技大学非光电子技术专业学生讲授“光电子技术”课程，并于1994年和2000年分别作为“八五”、“九五”全国电子信息类专业部级规划教材，编著出版了两本《光电子技术及其应用》。在此基础上，作者编写了本书。全书共分7章，较全面、系统地介绍有关激光产生的基本理论基础，典型的激光器件，光电子技术应用中的基本激光技术和光学元器件，光在光纤、大气和水下传输，光电探测技术和器件，以及有关光电子技术在精密测量、光学全息及光信息处理、光纤通信、激光雷达与制导、光纤传感、激光加工等诸多领域内的应用。根据非光电子技术专业本科生的专业基础知识，本书的编写着重于基本概念和物理模型，尽量避免繁杂的数学推导。为扩大学生的知识面，有利于学科交叉，本书取材广泛，并尽可能反映光电子技术的最新进展。此外，在每一章后还备有一些思考题和参考文献，以帮助读者自学和进一步研究。

目 录

目录
丛书序
前言
第1章 光的基本属性 1
1.1 光的波粒二重性 1
1.2 光的电磁理论 2
1.2.1 光电磁波 2
1.2.2 电磁波谱 4
1.2.3 光的能量及其量度单位 5
1.3 光的相干性 10
1.3.1 基本概念 10
1.3.2 普通光源的相干性 12
1.3.3 激光器的相干性 15
思考题1 15
参考文献 16
第2章 激光器 17
2.1 激光器的组成 17
2.2 激光器工作原理 18
2.2.1 激光工作物质的增益特性 18
2.2.2 光的受激放大与振荡 22
2.2.3 光学谐振腔及模式特性 24
2.2.4 激光器的工作特性 31
2.2.5 激光特性 36
2.3 高斯光束的传输 39
2.3.1 基模高斯光束 39
2.3.2 高斯光束的传输规律 40
2.3.3 高斯模的匹配 45
2.3.4 利用q参数讨论高斯光束的传输问题——ABCD定则 45
2.4 典型激光器 49
2.4.1 激光器的分类 49
2.4.2 固体激光器 50
2.4.3 气体激光器 60
2.4.4 染料激光器 70
2.4.5 半导体激光器 73
思考题2 81
参考文献 82
第3章 激光基本技术 83
3.1 几种物理效应 83
3.2 激光调制及激光调制器 88
3.3 激光偏转技术 96
3.4 激光脉冲技术 100
3.4.1 调Q技术 101
3.4.2 锁模技术 105
3.5 激光选模技术 113
3.5.1 横模选择技术 114
3.5.2 纵模选择技术 116
3.6 激光稳频技术 118
3.6.1 激光器的频率稳定度和再现度 119
3.6.2 影响频率稳定的因素 119
3.6.3 稳频技术 120
3.7 激光频率变换技术 123
3.7.1 非线性光学概述 123
3.7.2 光倍频——二次谐波产生(SHG)技术 125
3.7.3 光参量振荡器 128
思考题3 131
参考文献 131
第4章 激光传输 133
4.1 光在介质中的传播 133
4.1.1 光在介质表面上的反射和折射 133
4.1.2 光在单层介质膜上的反射 135
4.1.3 光在晶体中的传播规律 137
4.2 激光在大气中的传播 137
4.2.1 大气衰减 138
4.2.2 大气湍流效应 141
4.3 激光在水中的传输 143
4.3.1 激光在水中传输的衰减特性 144
4.3.2 激光在水中传输的散射效应 145
4.4 激光在光纤中的传输 146
4.4.1 光纤结构 146
4.4.2 光在光纤中的传播原理 147
4.4.3 光纤的传输特性 155
4.4.4 特殊光纤 157
思考题4 163
参考文献 163
第5章 常用光学元件 165
5.1 基本光学元器件 165
5.1.1 反射器 165
5.1.2 法布里-珀罗标准具 168
5.1.3 光栅 170
5.1.4 偏振器 174
5.1.5 波片 177
5.2 光隔离器及环流器 178
5.2.1 光隔离器 178
5.2.2 环流器 179
5.3 光纤无源器件 181
5.3.1 自聚焦透镜 181
5.3.2 光纤定向耦合器 184
5.3.3 光合波分波器 187
5.3.4 光衰减器 188
5.3.5 光开关 189
思考题5 191
参考文献 191
第6章 光电探测技术 193
6.1 光电探测物理基础 193
6.1.1 光电探测的物理效应 193
6.1.2 光电转换定律 197
6.1.3 光电探测器的特性参数和噪声 198
6.2 光电探测器件 202
6.2.1 光电倍增管 202
6.2.2 光电导探测器 206
6.2.3 光伏探测器 210
6.2.4 特种光电探测器 219
6.3 光电探测技术 223
6.3.1 直接探测技术 223
6.3.2 光外差探测技术 225
思考题6 231
参考文献 232
第7章 光电子技术应用 233
7.1 精密测量应用 233
7.1.1 干涉测长 233
7.1.2 激光测径 234
7.1.3 激光测速 235
7.1.4 转动测量 237
7.2 激光全息及光信息处理 239
7.2.1 激光全息 239
7.2.2 光学信息处理 247
7.3 激光通信 253
7.3.1 光纤通信 253
7.3.2 激光大气通信 259
7.3.3 激光卫星通信 260
7.3.4 激光水下通信 262
7.4 光纤传感 263
7.4.1 光纤传感技术 263
7.4.2 几种典型光纤传感器 265
7.5 光信息存储技术 272
7.5.1 光盘存储技术 272
7.5.2 激光唱机 275
7.6 激光雷达和制导 276
7.6.1 激光雷达 277
7.6.2 激光制导 279
7.7 激光在工业加工中的应用 279
参考文献 286

文 摘

    我们生活在一个充满着光明的世界里，光是我们最熟悉的现象之一，没有光就没有人类。那么，光是什么？光的本质是什么？光的基本属性是什么？这是一个非常基本的问题，只有了解了光的本质，认识了光的基本属性，才能更深刻地理解光龟子学、光电子技术。
    人们对于光的本质、基本属性的认识过程，也就是光科学发展的历史过程。回顾整个光学发展的历史进程，人们一直围绕着光的粒子性和波动性进行着激烈地争论。
    早在17世纪，西方对于光的本质的认识就形成了两种对立的学说：一种是以牛顿（Newton）为首的微粒说，他们认为光是直线传播的微粒流；另一种是以惠更斯（HIlygens）为首的波动说，他们认为光是在弹性介质中传播的波动。在当时的生产水平条件下，这两种学说都可以解释一定的光学现象，但又显示不出哪种理论更优越。由于牛顿在科学界的威望极高，加之微粒说能较自然地说明光的直进现象，微粒说一时占了上风，致使波动说观点被忽视，甚至被遗忘近百年。
    到了19世纪，人们进行了有关光的干涉、衍射和偏振等现象的实验，这些现象都是光的波动性的基本特征，与微粒说格格不入。直到19世纪中期，麦克斯韦（Maxwell）电磁理论的提出和发展，才确认光是一种电磁波，否定了惠更斯的机械波动说。19世纪末，迈克耳孙（Mich-elson）干涉实验进一步摒弃了有关“以太”的假设。