Optical Detection Theory for Laser Applications (Wiley Series in Pure and Applied Optics) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Gregory R. Osche

出品人:

頁數:424

译者:

出版時間:2002-08-08

價格:USD 144.50

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780471224112

叢書系列:

圖書標籤:

• 光學檢測
• 激光
• 光學物理
• 傳感器
• 光電子學
• 信號處理
• 光學工程
• Wiley
• 應用光學
• 探測理論

光學檢測理論在激光應用中的前沿展望與挑戰 本書旨在深入探討現代光學檢測技術在各類激光應用領域中的基礎理論、先進方法以及工程實踐中的關鍵挑戰。本書不關注特定的激光係統或光學元件設計，而是將焦點置於信息獲取、信號處理以及係統性能評估的共性理論框架上。 第一部分：光學檢測的物理基礎與信號獲取 第一章：光與物質相互作用的量子力學基礎 本章將重審光子與待測物質相互作用的基本物理模型。我們將詳細闡述光吸收、散射、熒光發射等過程的概率密度函數，並引入密度矩陣理論來描述量子態的演化。重點討論在弱光和高背景噪聲條件下，如何精確建模光信號的産生和衰減規律。內容將涵蓋光的偏振特性如何影響檢測效率，以及特定材料的非綫性光學響應在信息編碼中的潛力。 第二章：噪聲理論與信號增強 檢測理論的核心在於區分有效信號與噪聲。本章將構建一個全麵的光學噪聲模型，涵蓋散粒噪聲（Shot Noise）、熱噪聲（Johnson-Nyquist Noise）、探測器自身的暗電流噪聲，以及環境因素引起的噪聲。我們將深入分析如何通過提高信噪比（SNR）來優化檢測性能。具體內容包括：數字信號處理中的濾波技術在抑製隨機噪聲中的應用，以及在極端低光照條件下，如何利用統計學方法（如纍積積分和概率密度函數擬閤）來提取微弱信號。對於相乾光檢測係統，本章還將討論零差和外差檢測的理論極限及其在實際應用中的實現。 第三章：光學傳感器的性能度量與錶徵 本章關注衡量光學檢測係統能力的關鍵指標。我們將詳細定義和推導量子效率（QE）、響應度（Responsivity）、動態範圍（Dynamic Range）以及最小可分辨功率（NEP）。此外，本章還將探討時間分辨率和空間分辨率的根本限製，這通常由探測器的物理尺寸和電子學帶寬決定。如何建立一個統一的性能評估框架，以比較不同物理原理（如光電導、光伏、光熱效應）構成的檢測係統，是本章的核心議題。 第二部分：信息編碼與數據處理理論 第四章：調製與解調在光學信息捕獲中的作用 在許多激光應用中，信息並非直接通過光強攜帶，而是通過調製編碼。本章將聚焦於先進調製技術（如相位調製、頻率調製）如何提高信息承載密度和抗乾擾能力。我們將分析傅裏葉光學原理在解調復雜調製信號中的應用，特彆是在處理多頻帶或高頻信號時的優勢。內容將涉及同步檢測技術（Lock-in Amplification）的理論基礎，以及其在提取微小周期性信號方麵的極限性能分析。 第五章：圖像與空間信息獲取的理論基礎 對於依賴空間分布信息的應用（如激光雷達或遠場成像），本章探討信息從光場到可辨識圖像的轉換過程。內容將覆蓋衍射極限、點擴散函數（PSF）的數學描述，以及如何通過反捲積技術恢復被模糊的原始信息。我們將詳細分析傅裏葉變換在分析和校正光學成像係統畸變中的應用，並引入信息論的視角來量化一個光學係統所能捕獲的有效空間信息量。 第六章：不確定性原理與參數估計 檢測任務本質上是對物理量進行估計。本章將引入剋拉美-勞下界（Cramér-Rao Lower Bound, CRLB）理論，作為任何無偏估計器性能的理論基準。我們將探討在不同觀測模型下（高斯模型、泊鬆模型），如何優化觀測策略以逼近這一理論極限。內容將特彆強調在涉及非綫性映射的檢測場景中（例如，通過測量二階效應估計初級參數），參數估計的復雜性和計算挑戰。 第三部分：先進檢測範式與未來挑戰 第七章：先進統計方法在復雜係統中的應用 隨著計算能力的提升，基於統計模型和機器學習的檢測方法正在興起。本章將介紹如何利用貝葉斯推斷框架來處理具有先驗知識的檢測問題。我們將探討馬爾可夫鏈濛特卡洛（MCMC）方法在復雜、高維參數空間中進行最優估計的應用，以及在非高斯噪聲環境下，卡爾曼濾波及其擴展形式在實時跟蹤和狀態估計中的局限性與改進方嚮。 第八章：量子測量理論與高精度檢測的極限 本章將探討超越經典檢測理論限製的前沿領域。我們將介紹海森堡不確定性原理在測量理論中的體現，以及壓縮感知（Compressed Sensing）在數據采集效率方麵的突破。更重要的是，本章將闡述如何利用量子糾纏和壓縮態光來突破標準量子極限（SQL），實現超高靈敏度的測量。內容將涵蓋單光子檢測器的理論模型及其在實現極限靈敏度檢測中的關鍵技術難點。 第九章：環境耦閤與係統魯棒性分析 任何實際的檢測係統都不可避免地受到環境乾擾。本章關注如何對環境參數（如溫度漂移、振動、大氣擾動）進行建模，並分析這些因素如何耦閤到光信號中，從而降低檢測的可靠性。我們將探討自適應光學和反饋控製理論在實時補償環境影響方麵的理論基礎，以及如何設計具有內在魯棒性的檢測架構，以確保在非理想工作條件下仍能維持高性能。 總結： 本書為緻力於理解和開發高性能光學檢測係統的研究人員和工程師提供瞭一個堅實的理論基礎，旨在引導讀者超越具體儀器細節，掌握跨越不同激光應用領域的普適性檢測原理和前沿研究方嚮。

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這本書的封麵設計就充滿瞭科技感，深邃的藍色背景搭配銀色的立體文字，仿佛直接把我帶入瞭光學的世界。拿到手裏，厚重感和紙張的質感都讓我覺得物超所值。我一直對激光在各個領域的應用都非常好奇，尤其是它背後的檢測原理。我從事的是材料科學的研究，經常需要使用激光進行顯微成像和光譜分析，但總感覺對底層的光學檢測理論理解不夠透徹。市麵上也有一些光學相關的書籍，但很多都過於偏重數學推導，或者內容過於寬泛，難以聚焦到激光檢測這一特定領域。這本書的名字“Optical Detection Theory for Laser Applications”恰好擊中瞭我的痛點，它承諾將純粹的光學理論與激光應用的實際需求相結閤，這正是我在研究中一直渴望獲得的知識。我特彆期待書中能夠詳細闡述如何將光學原理轉化為實際的檢測係統，例如如何優化探測器的選擇、如何處理信號噪聲、以及如何通過光學設計提升檢測的靈敏度和分辨率。我希望這本書不僅僅是理論的堆砌，更能提供一些實際的設計思路和工程上的考量，這對於將理論知識轉化為可操作的研究方案至關重要。書名中“Wiley Series in Pure and Applied Optics”這個係列也讓我對這本書的學術嚴謹性和內容的深度充滿信心， Wiley作為知名的學術齣版社，其齣版的書籍通常都經過嚴格的審校，質量有保證。我期待這本書能夠成為我理解和應用激光檢測技術的一本必備參考書，幫助我突破目前在研究中遇到的瓶頸，並探索更前沿的應用領域。

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我是一名業餘愛好者，對激光技術和光學的魅力深深著迷。我平時喜歡閱讀各種科普讀物，但總覺得很多內容過於淺顯，無法滿足我對技術細節的深入探究。這本書的標題“Optical Detection Theory for Laser Applications”雖然聽起來很專業，但我相信以 Wiley 的齣版風格，它一定能以一種相對易懂的方式將復雜的理論知識傳達給讀者。我希望書中能夠用清晰的圖示和生動的語言來解釋各種光學現象，比如衍射、乾涉、摺射等，以及它們如何影響激光信號的檢測。我特彆想瞭解激光器的工作原理，以及它是如何産生具有特殊性質（如單色性、相乾性、方嚮性）的光束的，這些特性又如何被利用在檢測過程中。我希望書中能夠介紹一些常見的激光應用實例，比如激光打印機、激光投影儀、激光鼠標等等，並從光學檢測的角度去解析它們的工作原理。即使有些部分涉及數學公式，我也希望能夠有充分的文字解釋，幫助我理解公式背後的物理意義。這本書不僅能滿足我的求知欲，更能提升我對光電技術實際應用的認知。

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作為一名在生物醫學工程領域工作的工程師，我對光學檢測技術在疾病診斷和生物成像中的應用有著濃厚的興趣。我常常需要設計和優化用於細胞成像、組織分析甚至體內熒光檢測的係統。激光作為一種高度精確的光源，其檢測機製的理解對於開發更靈敏、更特異的生物傳感器至關重要。我尤其關注書中是否會討論如何利用激光的相乾性、偏振性或多普勒效應來進行生物信號的檢測和分析。例如，在細胞流式分析中，激光散射和熒光信號的檢測是關鍵，我希望這本書能深入剖析其中的光學原理和信號處理方法。此外，在無創醫學成像方麵，如光學相乾斷層掃描（OCT）和激光誘導熒光（LIF），激光檢測理論是其核心。我期待書中能夠詳細介紹這些技術的物理基礎，以及如何通過優化光學元件和算法來提高成像深度、分辨率和信噪比。這本書的定位非常清晰，就是針對激光應用的光學檢測理論，這讓我覺得它的內容會非常集中和專業，能夠深入挖掘特定技術背後的科學原理，而不是泛泛而談。我希望書中能有相關的案例分析，展示如何將這些理論應用於實際的生物醫學設備開發，例如如何根據不同的生物標記物和成像需求來設計最優的光學檢測方案。

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我從事的是光學通信領域的研究，在這個領域，高效、快速、低噪聲的激光信號檢測是整個通信鏈路的關鍵環節。我一直希望能找到一本能夠係統性講解激光檢測理論，並且能與通信應用緊密結閤的書籍。這本書恰好滿足瞭我的這一需求。我非常期待書中能夠詳細介紹各種光電探測器在光通信中的應用，例如PIN光電二極管和APD在光接收機中的作用，以及如何根據不同的通信速率和信號調製方式來選擇閤適的探測器。我希望書中能夠深入探討量子效率、響應時間、噪聲等參數如何影響光通信係統的性能，例如誤碼率（BER）和信噪比（SNR）。此外，對於高速光通信，如萬兆以太網、400G甚至更高的速率，需要更先進的探測技術，我希望書中能夠介紹一些前沿的探測器技術，比如相乾光檢測技術，以及如何利用零差探測或外差探測來恢復被調製的光信號。這本書的理論深度和應用導嚮，無疑將為我的研究提供重要的理論支撐和技術指導，幫助我更好地理解和設計下一代光通信係統的關鍵組件。

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我在工業自動化領域負責視覺檢測係統的開發，其中很大一部分應用都離不開激光技術的支持。例如，用於零部件尺寸測量、錶麵缺陷檢測、産品分揀等場景，激光掃描和激光三角測量等技術發揮著至關重要的作用。我非常需要一本能夠深入講解這些激光檢測原理的書籍，以便更好地優化我們的檢測算法和硬件設計。我希望書中能夠詳細介紹激光三角測量法的光學原理，包括如何通過分析激光條紋或光斑在物體錶麵的成像位置變化來計算物體的三維形狀。在錶麵缺陷檢測方麵，我希望書中能夠闡述如何利用激光的散射特性來識彆材料錶麵的微小瑕疵，以及如何通過調整激光的照射角度和探測器的位置來提高檢測的靈敏度和準確性。此外，對於一些特殊的應用，例如在惡劣的工業環境下進行激光檢測，書中是否會涉及如何應對環境乾擾，如灰塵、油汙或溫度變化對激光信號的影響？這本書的實用性和針對性，將直接幫助我們提升産品的性能和可靠性。

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我是一名在光學儀器公司工作的研發工程師，我們的産品綫涉及多種基於激光的測量和檢測設備，從工業自動化中的激光掃描儀，到精密製造中的激光測量係統，再到環境監測中的激光雷達。這本書的標題“Optical Detection Theory for Laser Applications”正好契閤瞭我們公司在技術研發上的需求。我非常期待書中能夠深入探討各種激光檢測器的基本工作原理，包括光電二極管、雪崩光電二極管（APD）、光電倍增管（PMT）、以及更先進的單光子雪崩二極管（SPAD）等，並比較它們的性能特點和適用場景。在信號處理方麵，我尤其關注書中是否會涉及如何有效抑製背景噪聲、如何進行信號的放大和濾波，以及如何通過數字信號處理技術來提高測量精度和可靠性。對於一些復雜的應用，比如激光雷達的距離測量，書中是否會詳細闡述時間飛行（Time-of-Flight, ToF）或相位測量等技術的理論基礎和實現細節？此外，在光學設計方麵，我希望書中能夠涵蓋如何設計高效的光學接收係統，包括如何選擇閤適的透鏡、光闌和濾波器，以最大限度地收集激光信號並減少雜散光的影響。這本書的係統性理論講解，對於我們設計下一代高性能激光檢測産品至關重要。

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我是一名在光電子器件製造領域工作的技術人員，我們負責生産各種用於激光應用的探測器和傳感器。我需要對我們所製造産品的基本工作原理有深入的理解，以便更好地進行質量控製和工藝優化。這本書的書名“Optical Detection Theory for Laser Applications”正是我們日常工作中最需要關注的內容。我希望書中能夠詳細解釋各種光電探測器的工作機製，例如光電導效應、光伏效應、光電倍增效應等，以及這些效應是如何將光信號轉化為電信號的。我希望書中能夠提供關於不同材料特性（如帶隙、載流子遷移率、壽命等）如何影響探測器性能的詳細信息，以及這些參數在製造過程中的重要性。此外，我特彆關注書中是否會涉及探測器的響應速度、噪聲特性、動態範圍等關鍵參數的測試和錶徵方法。理解這些理論知識，將有助於我們更好地掌握生産工藝，提高産品的良品率，並為客戶提供更具競爭力的光電器件。這本書的實用性和技術性，將直接指導我們的生産實踐。

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我是一名在國防科技領域工作的工程師，我們經常需要設計和開發各種基於激光的先進探測和識彆係統，例如用於目標探測、距離測量、甚至激光對抗的設備。對於我來說，一本能夠深入闡述激光檢測理論，並且能夠涵蓋各種軍事應用場景的書籍是極為寶貴的。我非常期待書中能夠詳細介紹主動激光探測技術，例如激光測距、激光雷達以及激光主動成像等，並深入剖析其工作原理、精度限製以及抗乾擾能力。在目標識彆方麵，我希望書中能夠探討如何利用激光散射、吸收或反射的特性來識彆和分類不同的目標，例如裝甲車輛、飛機或導彈。我尤其關注書中是否會涉及一些針對復雜戰場環境下的激光檢測技術，例如如何在強背景光、煙霧或僞裝條件下依然能夠可靠地探測目標，以及如何利用激光的偏振特性來區分不同的材料或目標。這本書的戰略性和技術性，將直接支持我們在國防科技領域的前沿探索。

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作為一名在環境監測領域工作的科學傢，我經常利用激光技術來探測大氣中的汙染物、水體中的化學物質，甚至進行遙感測量。我對激光雷達（LiDAR）、拉曼光譜（Raman Spectroscopy）以及熒光光譜（Fluorescence Spectroscopy）等技術在環境監測中的應用有著濃厚的興趣。我希望這本書能夠為我提供這些技術背後紮實的激光檢測理論基礎。我期待書中能夠詳細介紹激光雷達的工作原理，包括如何利用激光脈衝的飛行時間來測量距離，以及如何通過分析返迴信號的強度和頻譜信息來識彆目標物的性質。在拉曼光譜和熒光光譜方麵，我希望書中能夠解釋激光如何激發樣品産生特徵性的光譜信號，以及如何設計光學係統來高效地收集和分析這些微弱的信號。我尤其關心書中是否會討論如何選擇閤適的激光波長和功率，以實現對特定汙染物的高靈敏度和選擇性檢測，並如何通過先進的光學設計和信號處理技術來抑製背景噪聲和提高信噪比。這本書的專業深度，將為我開展更精確、更有效率的環境監測研究提供重要的理論指導。

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這本書的作者是一位在光學和光電子領域享有盛譽的專傢，這一點從其齣版的著作和發錶的論文就可以看齣。我一直關注該領域的研究進展，而這位作者的研究方嚮與我個人的學術興趣高度契閤。我是一名博士生，正在進行關於高性能激光探測器研發的課題研究。我深知理論基礎的牢固對於創新性研究的重要性。我特彆期待這本書能夠為我提供對各種先進激光探測器原理的深刻理解，包括它們是如何將光信號轉化為電信號的，以及影響其性能的關鍵因素是什麼。我希望書中能夠詳細介紹不同探測器材料（如矽、砷化鎵、InGaAs等）的光電特性，以及它們在不同波長範圍內的響應能力。在探測器結構設計方麵，我希望書中能夠探討如何通過優化探測器的幾何形狀、摻雜分布和錶麵處理來提高量子效率、降低暗電流和提高響應速度。此外，對於一些新興的激光探測技術，例如基於量子點或納米結構的探測器，我希望書中能夠有所提及，並探討其潛在的應用前景。這本書不僅是我學習理論知識的寶貴資源，更是我未來研究方嚮的靈感來源。

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