信号与系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:

出品人:

页数:189

译者:

出版时间:2004-11

价格:12.00元

装帧:

isbn号码:9787502020064

丛书系列:

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 线性系统
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• Z变换
• 系统分析
• 控制系统
• 通信原理
• 数字信号处理

《工程光学导论：从基础理论到前沿应用》 作者：张伟，李明 出版社：机械工业出版社 ISBN：978-7-111-65432-1 字数：约750千字 --- 内容简介 《工程光学导论：从基础理论到前沿应用》是一部全面、深入且极具实践指导意义的教材与参考书，旨在系统阐述现代光学工程领域的核心原理、关键技术及其在各个工程分支中的广泛应用。本书由国内光学工程领域的资深专家张伟教授和李明博士联合编著，汇集了数十年的教学与科研经验，力求在理论深度与工程实用性之间达到完美的平衡。 本书结构严谨，逻辑清晰，覆盖了从基础的光的几何传播到复杂的光场调控、精密光学元件设计与制造，直至现代光学系统集成与测试的全过程。它不仅是高等院校光电信息、机械工程、材料科学等专业本科生和研究生的理想教材，也是光学工程师、研发人员及相关技术人员提升专业技能的权威参考手册。 全书共分为五大部分，二十章内容，系统性地构建了一个完整的工程光学知识体系。 第一部分：光学基础与几何光学（第1章至第4章） 本部分奠定了理解现代光学系统的基石，侧重于光的波动性和几何描述。 第1章：光的基本概念与电磁波理论 本章从麦克斯韦方程组出发，回顾了光作为电磁波的本质。详细阐述了光的横波特性、偏振态的数学描述（琼斯矢量与穆勒矩阵），以及光在各向异性介质中的传播规律。重点讨论了光与物质相互作用的基本物理模型，如吸收、散射和辐射理论，为后续的成像与测量奠定理论基础。 第2章：几何光学基础与成像原理 本章回归经典几何光学，系统分析了光线（Ray）的概念及其在折射和反射定律下的传播路径。详细推导了理想光学系统的矩阵描述（ABCD矩阵法），并应用于分析平面反射镜、棱镜组、薄透镜组的成像特性。本章深入探讨了理想成像（共轭关系、放大率）的数学表达，并引入了光瞳、光阑等对成像性能起决定性作用的几何参量。 第3章：反射与折射定律的工程应用 本章将几何光学理论应用于实际的光学元件设计。详细讲解了球面、非球面反射镜的设计原则，包括卡塞格林和施密特系统的基本结构。对于折射元件，则重点分析了棱镜的类型（如全反射棱镜、分光棱镜）及其在光路折转、成像或分束中的应用。特别强调了如何利用非球面矫正几何像差。 第4章：光学系统的几何像差理论 光学系统在实际应用中，总会因有限口径和有限视场而产生像差。本章是工程光学中至关重要的一环。系统介绍了五大初级像差（球差、彗差、像散、像场曲、畸变）的塞德尔（Seidel）像差系数计算方法。通过对像差的量化分析，讲解了如何通过组合透镜、改变曲率或引入非球面来有效地抑制和校正这些几何像差，确保系统满足特定的分辨率要求。 第二部分：物理光学与衍射理论（第5章至第8章） 本部分转向光的波动性本质，探讨了光波的干涉、衍射现象及其对成像系统的影响，这是理解光学系统分辨率极限的关键。 第5章：光的干涉现象与应用 本章从惠更斯-菲涅耳原理出发，阐述了光的叠加原理。系统介绍了不同类型的干涉（分振幅干涉与分波面干涉），如杨氏双缝、迈克尔逊干涉仪和菲索干涉仪的工作原理、相干条件、条纹对比度分析。重点讨论了干涉在精密测量（如厚度测量、表面形貌检测）中的工程应用。 第6章：光的衍射与傅里叶光学 本章是全书的理论核心之一。详细分析了单缝、圆孔等理想孔径对光的衍射现象，并引入了夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的概念。随后，本章将傅里叶变换引入光学系统，揭示了光学系统本质上是一个空间信号的傅里叶变换过程。详细阐述了光学系统的点扩散函数（PSF）、线扩散函数（LSF）以及二维傅里叶变换在图像处理中的应用。 第7章：光学系统的成像质量评价——调制传递函数（MTF） 本章将物理光学的概念与系统性能评价紧密结合。系统推导了理想（衍射受限）和存在像差的系统的调制传递函数（MTF）。解释了MTF的物理意义（空间频率响应），并讲解了如何通过叠加不同因素（衍射、像差、离焦）来计算综合MTF，这是现代光学设计中衡量系统性能的金标准。 第8章：偏振光学与光场调控 本章聚焦于光的偏振态，并探讨如何利用光学元件对光场进行精确调控。内容包括：波片（Quarter-wave plate, Half-wave plate）的设计与作用、偏振器（起偏器、检偏器）的原理。深入分析了反射、折射过程中光的偏振态变化，并简要介绍了液晶空间光调制器（SLM）在动态光场控制中的新兴应用。 第三部分：光学元件设计与制造（第9章至第12章） 本部分侧重于将理论知识转化为实际可制造的光学元件。 第9章：现代光学元件的公差分析与优化设计 本章指导读者如何从理论走向实践。介绍了光学设计软件（如Zemax, Code V）的工作流程与基本操作理念。重点讲解了公差分析（Tolerancing）在确保产品可制造性和稳定性的重要性，包括对元件尺寸、材料和装配误差的敏感性分析，以及如何设定合理的制造和装配公差范围。 第10章：非球面光学元件的设计与加工 非球面由于其矫正像差的强大能力，已成为现代高性能光学系统的关键部件。本章详细介绍了描述非球面面形的数学模型（如Q-type、多项式模型），以及如何通过非球面方程来优化系统性能。同时，概述了现代超精密加工技术，如计算机控制磨制（CNC）、车削和模压成型工艺。 第11章：光学镀膜技术 光学镀膜是实现特定光电功能（减反射、高反射、分光、窄带滤波）的必要手段。本章详细阐述了薄膜的光学特性、多层膜理论（矩阵法），并介绍了常见的镀膜类型，如抗反射膜（AR）、增透膜（BBAR）和介质分束器。讨论了真空沉积技术（如电子束蒸发、溅射）的基本原理。 第12章：光学元件的装配、测试与检测 本章涵盖了光学制造的最后环节。介绍了精密光学元件的清洁标准、装配工艺（如胶接、研磨配合）和热补偿设计。测试部分详细讲解了干涉仪在波前检测中的应用，如用Zygo或Phasewave仪测量光学表面和元件的RMS和PV值，以及如何利用MTF测试仪对成像系统进行最终性能验证。 第四部分：光电成像与传感系统（第13章至第16章） 本部分将光学系统与电子探测器结合，探讨现代光电系统的整体架构与性能。 第13章：光电探测器的基础 本章介绍将光信号转换为电信号的关键器件。详细分析了半导体探测器的基本原理（光生伏特效应），重点研究了CCD和CMOS传感器的结构、工作模式、性能参数（量子效率QE、噪声源、动态范围）。讨论了红外探测器的特殊材料和制冷需求。 第14章：成像系统的性能指标与设计 本章综合前述知识，分析了完整成像链的性能。讨论了系统视场角、入瞳直径、焦距与物距之间的关系。引入了信噪比（SNR）的概念，并分析了在不同光照条件下，探测器、噪声和光学传输效率对系统最终成像质量的综合影响。 第15章：光谱与颜色光学 本章聚焦于光的波长特性在成像中的应用。详细分析了光的色散现象，棱镜和光栅（衍射光栅）作为分光元件的工作原理。讲解了彩色成像系统的三基色原理，以及如何利用滤光片（吸收型、干涉型）实现特定波段的光谱分离和选择性成像。 第16章：激光与光束整形技术 本章介绍了激光作为相干光源的特性。重点分析了激光束的横、纵模结构，高斯光束的传播特性与束腰定义。随后，讲解了如何利用透镜、柱面镜、衍射光学元件（DOE）对激光光束进行整形、扩束或准直，以满足不同的工业应用（如激光加工、光通信）。 第五部分：前沿与交叉应用（第17章至第20章） 本部分拓宽视野，介绍了工程光学在新兴技术领域的应用与发展趋势。 第17章：全息光学与信息存储 本章深入探讨了光的全息原理。详细介绍了记录和再现全息图的物理过程，区分了透射型和反射型全息图。同时，简要回顾了基于全息原理的光学信息处理（如空间滤波）和光存储技术（如全息存储）的基本概念。 第18章：光学计量与精密测量 本章重点介绍非接触式精密测量的光学方法。详细阐述了激光干涉测量技术（如双频激光测距仪）的工作原理。着重介绍了基于相移的二维和三维轮廓测量技术，如相移轮廓术（Phase-shifting Profilometry）和散斑相关法在工业在线检测中的应用。 第19章：微纳光学与光子学基础 随着制造技术的发展，光学系统正向微小化和集成化发展。本章介绍了微透镜阵列（MLA）的设计与应用，以及光栅衍射方程在光子晶体和超表面（Metasurfaces）结构中的扩展应用。探讨了如何利用亚波长结构实现对光的偏振、相位和振幅的超常调控。 第20章：光学系统中的人工智能与优化 本章展望了现代光学设计的前沿方向。讨论了如何利用机器学习算法来加速复杂的优化迭代过程，预测特定结构的光学性能。介绍了利用深度学习进行图像增强、去噪以及在复杂环境下的目标识别，展示了AI与传统光学工程的深度融合。 本书特色 1. 理论深度与工程实践的紧密结合： 每章理论推导后，均配有详细的工程实例分析和典型计算流程，指导读者将数学模型转化为实际可操作的设计参数。 2. 覆盖面广，前沿性强： 从经典的几何、物理光学，到MTF分析、精密加工，再到微纳光学与AI辅助设计，系统性强，紧跟行业发展脉络。 3. 丰富的图例与数学工具： 书中包含大量精确的示意图、公式推导和矩阵运算，帮助读者直观理解抽象的光学概念。 4. 适用于多学科读者： 无论读者是主攻光电子学、精密仪器，还是材料科学、机械制造，都能从中找到与其专业相关的深度内容。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术深度毋庸置疑，它更像是一本可以反复研读的工具手册，而非一次性读完的小说。我发现自己经常需要回翻到前面的章节，重新温习某些定义，以便更好地理解当前正在攻克的难题。作者对不同域之间的转换能力（比如从时域到频域再到复频域）的论述，构建了一个极其强大的分析视角。它教会我，一个复杂的问题，往往可以通过切换观察角度（即变换域）来简化求解。书中对能量谱密度和功率谱密度的讲解尤其精彩，清晰地区分了这两者在随机信号分析中的作用，这对我未来处理噪声和干扰问题至关重要。我甚至开始尝试用书中的概念来解释一些宏观现象，比如音乐的混响效果，或者无线电信号的传播衰减，这极大地拓宽了我的认知边界。这本书的价值在于其普适性，它提供的理论基础是如此坚实，以至于可以支撑起后续几乎所有通信和控制领域的高级学习。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种非电子工程科班出身的自学者来说，这本书简直是我的“救命稻草”和“知识灯塔”。我最初接触相关概念时，市面上很多教材要么过于偏重理论的纯粹性，让人望而却步；要么又过于注重应用，牺牲了对底层原理的剖析。而这本著作似乎找到了一个完美的平衡点。它以一种非常严谨且富有逻辑性的方式，逐步构建起一个完整的理论框架。比如，它对线性时不变系统（LTI）的定义和性质的阐述，简直是教科书级别的标准。我尤其喜欢其中穿插的一些历史背景和发展脉络的介绍，这让那些抽象的数学工具似乎拥有了“生命”和“故事”，不再是孤立的符号。虽然内容深度较大，但我发现，只要坚持按照章节顺序，一步一个脚印地消化吸收，那些曾经难以理解的微分方程和积分表达式，都会慢慢变得清晰起来。现在我感觉自己看待任何信息流动的过程，都会不自觉地套用书中的模型去分析，这已经成为了一种思维习惯。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验是充满挑战但又极其充实的。它不是那种可以轻松“刷完”的书，更像是一块需要细细雕琢的璞玉。我通常习惯在晚上阅读，在台灯下，伴随着咖啡的香气，沉浸在那些关于时间域和频率域切换的精妙运算之中。这本书最让我印象深刻的是它对系统响应特性的深入探讨，特别是那些关于稳定性和因果性的讨论，虽然在课堂上接触过，但在这里被提升到了一个更高的理论高度。作者似乎有一种魔力，能将原本枯燥的数学推导，转化为对物理世界运行规律的深刻洞察。我记得有一次，为了弄懂一个特定类型的系统在阶跃输入下的表现，我足足推导了两个小时，虽然过程有些曲折，但当最终的表达式完美地契合了我的预期时，那种成就感是无与伦比的。这本书的习题部分设计得非常巧妙，难度递进合理，既有基础的巩固，也有深入思考的拓展，很多题目需要你跳出书本的框架去构思解题路径，这对培养独立解决问题的能力大有裨益。

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的著作，拿到手里沉甸甸的，光是翻开扉页，那种严谨的学术气息就扑面而来。我一直对信息处理和通信领域抱有浓厚的兴趣，所以毫不犹豫地选择了它作为我的进阶读物。初读时，感觉内容体系庞大，像是站在一座知识的迷宫入口，每一个章节的标题都像是通往不同方向的指示牌。作者在基础概念的引入上做得非常扎实，用了很多直观的例子来解释那些抽象的数学工具，比如傅里叶变换和拉普拉斯变换，这对我这个偏爱形象思维的人来说，无疑是极大的帮助。特别是关于卷积的阐述，简直是化繁为简的典范，让我终于摆脱了以往那种“只知其然不知其所以然”的尴尬境地。它不仅仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的老师，在你快要被复杂的公式压垮的时候，总能及时递上一杯温水，让你稍作喘息，然后继续前行。这本书的排版和图示设计也值得称赞，那些清晰的波形图和系统框图，极大地降低了理解难度，让原本冰冷的数学模型变得生动起来。我已经开始尝试将书中学到的知识应用到我正在进行的一个小型数字滤波项目上了，那感觉真是妙不可言，仿佛解锁了新的技能树。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书的阅读过程充满了“阵痛”，但每一次“阵痛”都伴随着巨大的“顿悟”。它对数学工具的运用达到了炉火纯青的地步，每一个公式的引入都不是随意的，而是服务于解决某个具体的系统问题。我发现这本书的价值在于它教会了我如何“思考”一个系统，而不是简单地“计算”一个结果。例如，书中对Z变换的介绍，就比我之前看过的任何资料都要透彻和深入，它不仅展示了如何进行变换，更解释了为什么要在离散系统中引入这样的工具，以及它与连续时间变换之间的内在联系。书中的案例分析非常贴合实际工程需求，让我能够清晰地看到理论是如何转化为实践的。我甚至开始关注到自己日常使用的许多电子设备，都在默默地执行着书中描述的那些滤波和调制过程。唯一的“小抱怨”可能就是，有些证明过程稍微显得有些冗长，但正是这份冗长，保证了结论的无可指摘的严谨性。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆