内容简介

《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。

图书目录

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

文摘

插图： 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。

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。

编辑推荐

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目录

第一篇薄膜光学基本理论 第1章薄膜光学的电磁理论基础 1.1麦克斯韦方程 1.2平面电磁波 1.2.1复矢量波动方程——齐次矢量亥姆霍兹方程 1.2.2理想介质中的平面波解 1.2.3吸收介质中的平面波解 1.3平均电磁能流密度——光强 1.4电磁波谱、光谱 习题 参考文献 第2章平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 2.1各向同性理想介质界面的反射与透射 2.1.1S波反射与透射 2.1.2P波反射与透射 2.2各向同性吸收介质界面的反射与透射 2.2.1S波反射与透射 2.2.2P波反射与透射 2.3非均匀介质界面的反射与透射 2.3.1几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 2.3.2任意非均匀介质界面的反射系数方程 2.4各向异性介质界面的反射与透射 2.4.1平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 2.5反射系数和透射系数随入射角的变化 2.5.1全反射与倏逝波 2.5.2全透射 2.5.3反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 2.6反射率和透射率 2.6.1理想介质分界面的反射率和透射率 2.6.2吸收介质分界面的反射率和透射率 2.6.3空气与金属导体表面的反射率 习题 参考文献 第3章平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 3.1法向阻抗和光学有效导纳的概念 3.2平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 3.3平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 3.3.1平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 3.3.2多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 3.4非均匀介质膜层的特征矩阵 3.4.1一阶近似 3.4.2二阶近似 3.5各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 3.5.1各向异性介质中的矩阵波动方程 3.5.2各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 3.5.3均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 3.5.4单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 3.5.5非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 3.5.6单层各向异性介质薄膜的反射与透射 习题 参考文献 第4章膜系设计图示法 4.1矢量法 4.2导纳图解法 4.2.1单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 4.2.2单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 4.2.3多层膜系等折射率导纳圆图 4.3金属膜导纳圆图 4.4膜系层间电场分布 习题 参考文献 第二篇光学薄膜分类及应用 第5章增透膜 5.1表面反射对光学系统性能的影响 5.2基底介质非相干叠加的透射率 5.3透射滤光片组合透射率 5.4均匀介质增透膜 5.4.1单层均匀介质增透膜 5.4.2多层均匀介质增透膜 5.5非均匀介质增透膜 5.6入射角变化对透射率的影响 5.7增透膜应用实例——液晶显示增透膜 习题 参考文献 第6章高反射膜 6.1反射镜组合的反射率 6.2周期多层膜系的反射率 6.2.1周期多层膜系的特征矩阵 6.2.2周期多层膜系的反射率和透射率 6.3（HL）m类型的周期多层膜 6.4I（0.5L）H（0.5L）|m聃类型的对称周期多层膜 6.5周期多层膜构成的宽带高反射膜 6.6中远红外区域的多层高反射膜 6.7软X射线区域的多层高反射膜 6.8金属反射镜 6.8.1常用金属反射镜 6.8.2金属—介质反射镜 6.9影响反射特性的因素 6.10高反射镜应用实例 6.10.1激光高反射镜 6.10.2光刻机系统193nm高反射膜 6.10.3DLP／LCoS投影薄膜——宽角度离反射镜 习题 参考文献 第7章带通滤光片 7.1带通滤光片的特性描述 7.2带通滤光片的基本构型——法布里—珀罗干涉仪及其变形 7.3法布里—珀罗干涉仪透射率计算 7.3.1单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 7.3.2膜系透射定理 7.3.3法布里—珀罗干涉仪的透射率计算 7.3.4法布里—珀罗干涉仪透射特性分析 7.3.5特殊带通滤光片信噪比的计算 7.4窄带和中等带宽滤光片 7.4.1法布里—珀罗干涉滤光片 7.4.2窄带平顶多腔带通滤光片 7.4.3诱导带通滤光片 7.5超窄带带通滤光片 7.6宽带带通滤光片 7.7带通滤光片的角特性 7.8极远紫外及软X射线区域带通滤光片 7.9多通道窄带带通滤光片 习题 参考文献 第8章截止滤光片 8.1截止滤光片的特性描述 8.2吸收型截止滤光片 8.3干涉型截止滤光片 8.3.11／4波长周期膜系的透射特性 8.3.2周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 8.3.3（（0.5H）L（0.5H））和（（0.5L）H（0.5L））类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 8.3.4（（0.5H）L（0.5H））m和（（0.5L）H（0.5L））m类型周期对称膜系的透射率 8.3.5透射带内波纹的压缩 8.3.6截止带的展宽 8.3.7透射带的展宽和压缩 8.4金属—介质膜截止滤光片 8.5热反射镜、冷反射镜和太阳能电池覆盖膜 习题 参考文献 第9童带阻滤光片 9.1带阻滤光片的特性描述 9.2周期对称膜系构成的带阻滤光片 9.2.1单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 9.2.2多层膜透射率的不变特性 9.2.3周期对称多层膜通带内波纹的压缩 9.2.4四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 9.3非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 9.4正弦周期折射率带阻滤光片 9.4.1正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 9.4.2正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 习题 参考文献 第10章分光镜 10.1中性分光镜 10.1.1金属膜中性分光 10.1.2介质膜中性分光 10.1.3金属—介质膜中性分光 10.2双色分光镜 10.3偏振分光 10.3.1偏振特性的描述 10.3.2平板偏振分光镜 10.3.3棱镜偏振分光 10.3.4宽角宽带偏振分光 10.4消偏振分光 10.4.1偏振分离的描述 10.4.2介质膜消偏振分光设计实例 10.4.3金属—介质膜消偏振分光设计实例 10.4.4其他消偏振分光设计方法 10.5分光中的消色差问题 习题 参考文献 第三篇薄膜技术基础 第11章薄膜制备技术 11.1真空技术简介 11.1.1真空的基本知识 11.1.2真空的获得 11.1.3真空的测量 11.2薄膜制备方法——物理气相沉积 11.2.1蒸镀法 11.2.2溅射法 11.3薄膜制备方法——化学气相沉积 11.3.1化学气相沉积的原理 11.3.2常压化学气相沉积 11.3.3低压化学气相沉积 11.3.4等离子体增强化学气相沉积 11.3.5光化学气相沉积 11.3.6金属有机化学气相沉积 10.3.7原子层沉积 11.4薄膜制备方法——液相沉积 11.4.1化学镀 11.4.2阳极氧化法 11.4.3溶胶—凝胶法 11.4.4电镀 11.4.5LB膜制备技术 11.5光刻蚀 11.5.1光刻工艺 11.5.2光刻胶 11.5.3掩模 11.5.4曝光 11.5.5刻蚀方法 11.5.6无掩模刻蚀 11.5.7刻蚀图形及折射率 习题 参考文献 第12章光学薄膜检测技术 12.1光谱分析技术基础 12.1.1光度计和光谱仪的基本构成 12.1.2紫外—可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 12.2薄膜透射率和反射率测量 12.2.1透射率测量 12.2.2反射率测量 12.3薄膜吸收和散射测量 12.3.1吸收测量 12.3.2散射测量 12.3.3薄膜表面轮廓及粗糙度测量 12.4光学薄膜常数测量 12.4.1光度法 12.4.2全反射衰减法 12.4.3椭圆偏振法 12.5光学薄膜激光损伤阈值检测 12.5.1光学薄膜激光损伤机理 12.5.2影响光学薄膜激光损伤阈值的因素 12.5.3激光损伤阈值测量方法 12.5.4提高光学薄膜损伤阈值的途径 12.6薄膜微结构和化学成分检测 12.6.1薄膜微结构 12.6.2薄膜微结构检测 12.6.3雕塑薄膜 12.6.4薄膜化学成分检测 12.7薄膜非光学特性测量 12.7.1薄膜应力测量 12.7.2薄膜附着力测量 12.7.3薄膜硬度测量 12.7.4薄膜密度和堆积密度测量 12.7.5薄膜恒温、恒湿和液体侵蚀环境特性检测 习题 参考文献 第13章光学薄膜材料 13.1薄膜结晶形态几何描述 13.1.1晶体结构的基本概念 13.1.2晶体中的缺陷 13.1.3单晶、多晶和非晶薄膜 13.2金属薄膜 13.2.1银膜（Ag） 13.2.2铝膜（Al） 13.2.3金膜（Au） 13.2.4铬膜（Cr） 13.2.5铂膜（Pt） 13.3半导体薄膜 13.3.1锗薄膜（Ge） 13.3.2硅薄膜（Si） 13.3.3氧化铟薄膜（In2O2） 13.3.4氧化锌薄膜（ZnO） 13.3.5硫化锌薄膜（ZnS） 13.3.6二氧化锡薄膜（SnO2） 13.4介质薄膜 13.4.1氟化镁薄膜（MgF2） 13.4.2氧化铝薄膜（Al2O3） 13.4.3氧化铅薄膜（PbO） 13.4.4二氧化硅薄膜（SiO2） 13.4.5氧化钽薄膜（Ta2O5） 13.5毒性薄膜材料 习题 参考文献 附录A元素周期表 附录B光学薄膜材料有用光谱范围 附录C常见薄膜材料参数