Infrared Techniques and Electro-Optics in Russia 1946-2006 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Ponomarenko, Vladimir P./ Filachev, Anatoly M.

出品人:

页数:249

译者:

出版时间:

价格:75

装帧:HRD

isbn号码:9780819463555

丛书系列:

图书标签:

• 红外技术
• 电光学
• 俄罗斯
• 历史
• 科学
• 工程
• 军事
• 技术发展
• 冷战
• 光学

现代光电技术的发展与应用：从基础理论到前沿探索 本书聚焦于20世纪中后期至21世纪初，全球范围内光电技术领域，特别是以红外探测、激光应用以及先进光学系统为核心的理论突破、工程实践与产业化进程。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，探讨支撑现代信息、国防、医疗和环境监测等关键领域的核心技术是如何一步步发展和成熟起来的。 第一部分：红外探测技术：从低温到室温的跨越 红外（IR）技术作为电磁波谱中不可或缺的一部分，其应用价值在过去半个多世纪中得到了爆炸性的增长。本书将详细阐述红外探测器从基础原理到实际应用的演变历程。 1.1 基础物理与材料科学的奠基： 热辐射理论的深化： 探讨普朗克定律、维恩位移定律在实际红外成像系统设计中的应用，以及如何利用这些基础知识优化辐射源的建模和目标特性分析。 半导体光电导体的发现与应用： 重点分析硫化铅（PbS）、硫化镉（CdS）等第一代红外材料的性能限制，以及它们在可见光-近红外波段探测中的历史地位。 光子探测器的能带工程： 深入解析II-VI族和III-V族化合物半导体（如HgCdTe, MCT）在制备高性能、窄带隙光子探测器中的关键作用。讨论晶体生长技术（如LPE、MBE）对探测器性能均匀性和量子效率的决定性影响。 1.2 探测器结构与系统架构的革新： 制冷技术的重要性与挑战： 详细描述了斯特林循环制冷机、焦尔-汤姆逊效应制冷器在保持高性能中波/长波红外探测器低温（如77K）运行的技术细节、效率优化及可靠性提升策略。 焦平面阵列（FPA）的崛起： 阐述从单一元素、二维线阵到二维面阵探测器（FPAs）的飞跃。重点分析CMOS读出电路（ROIC）的设计如何与光敏元集成，实现低噪声、高帧率的实时成像能力。讨论“通孔电极（Through-The-Wafer Bonding）”技术在缩小像素间距和提高光学通光率方面的贡献。 微测辐射热计（Microbolometers）： 这一突破性技术的出现标志着红外成像进入无需制冷的新纪元。本书将剖析其热力学原理、材料选择（如非晶硅、V oxide）以及如何通过先进的微加工技术实现高灵敏度的室温探测。 1.3 红外系统的应用拓展： 遥感与环境监测： 分析高光谱红外成像在矿物勘探、大气成分分析（如温室气体监测）中的独特优势，以及如何利用大气窗口优化探测波段。 非接触式温度测量与热成像： 探讨工业在线监测、电力设备故障诊断中，高精度红外热像仪的量化分析能力。 第二部分：激光技术与光电子器件的融合 激光技术是现代光电子学的核心驱动力之一。本书将侧重于高功率激光器、半导体激光器的集成化以及激光在精密测量中的应用。 2.1 固态激光器的性能提升： 增益介质的演进： 追溯从红宝石激光器到钕玻璃、钛宝石等新型晶体材料的开发历程。重点讨论掺杂浓度、晶格缺陷控制如何影响激光的阈值和输出功率。 泵浦源的革命： 分析从传统氙灯泵浦向高效半导体激光二极管（LD）泵浦的转变，这一转变极大地提高了激光器的效率、寿命并减小了体积。讨论光纤耦合技术在均匀泵浦和散热管理中的作用。 超快激光脉冲的产生： 深入探讨锁模技术（如克尔透镜锁模、SESAM）的物理机制，以及如何实现皮秒、飞秒量级的高峰值功率脉冲，这对于材料加工和非线性光学研究至关重要。 2.2 半导体激光器与光通信： 异质结与量子阱结构： 解释如何通过精确控制异质结的材料组分（如GaAs/AlGaAs），在量子尺度上调控激光器的发射波长和效率。 光纤通信的瓶颈与突破： 讨论在长距离、大容量传输需求下，如何设计低色散、低非线性效应的光纤。分析DFB（分布式反馈）激光器和垂直腔面发射激光器（VCSEL）在光模块中的标准化部署。 2.3 激光测距与成像： 激光雷达（LiDAR）的精度提升： 阐述直接检测（Direct Detection）和相干（Coherent）测量方法的原理差异。讨论ToF（Time-of-Flight）技术在三维扫描中的应用，以及如何通过脉冲整形技术提高测距分辨率。 第三部分：先进光学系统设计与制造 光电系统的性能最终取决于其光学前端的设计和制造精度。本书将考察精密光学元件和复杂系统的集成挑战。 3.1 衍射光学与自由曲面技术： 衍射光学元件（DOE）： 介绍如何利用微纳结构实现传统折射元件难以完成的光束整形、分束和波前校正功能。讨论刻蚀技术在DOE制造中的关键性作用。 自由曲面光学（Freeform Optics）： 阐述如何通过非球面、甚至更复杂的曲面设计来校正传统球面或简单非球面设计中无法消除的像差，从而实现更轻薄、更高性能的成像系统（如紧凑型相机模组）。 3.2 图像传感器与处理： CCD到CMOS的迭代： 详细对比电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器的技术特点。重点分析CMOS技术如何通过集成片上模数转换和信号处理电路，实现更高的帧率和更低的功耗。 计算成像的初步探索： 介绍在硬件层面，如何通过多帧合成、去噪算法和盲解卷积技术，突破传感器本身的物理限制，增强图像质量。 3.3 仪器的微型化与集成： 微机电系统（MEMS）在光电中的应用： 探讨MEMS技术如何实现可调谐滤光片、快速扫描反射镜以及微镜阵列（如用于光束转向和数字光处理）。分析其在降低系统尺寸、提高响应速度方面的优势与可靠性挑战。 结论：光电技术的未来展望 本书的最后一部分将总结这一时期光电技术所建立的坚实基础，并展望其在人工智能、量子信息等新兴领域中的潜在融合点，例如，如何利用高精度红外传感器和先进激光技术为下一代自主系统提供关键感知能力。 全书贯穿着严谨的物理学原理与面向实际工程应用的解决方案的结合，力求展现光电领域在过去数十年中复杂而辉煌的创新历程。

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