光波在大气中的传输与成像

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出版者:国防工业出版社
作者:张逸新
出品人:
页数:241 页
译者:
出版时间:1997年07月
价格:13.2
装帧:精装
isbn号码:9787118017168
丛书系列:
图书标签:
  • 光波在大气中的传播与成像
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具体描述

现代光学与材料科学前沿:从纳米结构到宏观系统 本书旨在深入探讨当代物理学、材料科学以及工程技术领域中最为活跃和前沿的研究方向,重点聚焦于新型功能材料的结构设计、光与物质的相互作用机制,以及由此衍生的先进器件与应用。全书内容力求兼顾理论深度与实验前沿,为从事光学、电子学、材料科学及相关工程领域的研究人员、高年级本科生和研究生提供一份全面且富有启发性的参考资料。 第一部分:超构材料与人工电磁学 本部分将详尽介绍超构材料(Metamaterials)这一颠覆性的概念。我们不再局限于传统材料的本征性质,而是通过精巧设计亚波长尺度的结构单元,赋予材料前所未有的电磁响应能力。 1.1 结构设计的拓扑学基础: 深入分析周期性结构、缺陷结构以及准周期结构(如准晶体)对电磁波传播的影响。重点阐述拓扑绝缘体在电磁波调控中的潜力,及其在构筑无损耗传输通道中的应用。 1.2 负折射率材料与完美成像: 详细解析实现负折射率所需的等效介电常数和磁导率的工程化途径。讨论基于负折射率结构的完美透镜(Perfect Lens)理论,分析其在克服衍射极限方面的突破性意义,并探讨实际制造中面临的损耗和带宽限制。 1.3 动态可调谐超构表面(Metasurfaces): 将超构材料的二维化——超构表面,提升到动态调控的层面。介绍利用相变材料(如VO2、硫族玻璃)、电响应材料(如石墨烯、液晶)以及机械形变(如柔性基底)来实现对光束的实时、高效率调控,包括相位梯度、振幅和偏振态的动态切换。 1.4 广义洛伦兹对称性与非互易性器件: 探讨如何通过打破时间反演对称性来设计非互易(单向)器件,如光学隔离器和环流器。分析基于旋转结构或外部磁场调控的超构材料,实现对光信号的单向传输,这对集成光路中的噪声隔离至关重要。 --- 第二部分:新型量子光源与单光子技术 本部分聚焦于量子信息科学的基石——高效、可控的量子光源的制备与应用,强调量子点、量子点阵列以及基于缺陷中心的集成化研究。 2.1 半导体量子点(QDs)的能级工程: 详细描述II-V族和III-V族半导体量子点在不同尺寸和形状下能带结构的精确调控方法。讨论如何利用核壳结构(Core/Shell)来抑制表面缺陷、提高辐射复合效率,并实现窄线宽、高纯度的单光子发射。 2.2 固态系统中的高亮度纠缠光子源: 深入研究基于自发参量下转换(SPDC)和自发四波混频(SFWM)的固态实现。重点介绍集成波导结构中,如何通过优化泵浦光与耦合效率,实现高亮度、高纠缠纯度的双光子源,并探讨其在量子密钥分发(QKD)中的潜力。 2.3 缺陷中心在固态量子技术中的应用: 专门讨论金刚石中的氮-空位(NV)色心、碳化硅(SiC)中的空位缺陷等在量子计算和传感中的作用。分析其优异的相干性,以及如何通过外部电场、磁场和应力场实现对发射波长的精确调谐,并探讨其低温与室温下的工作特性。 2.4 单光子探测与读出技术: 介绍超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的工作原理、极低噪声特性及其在高速、高效率单光子计数中的优势。同时,探讨集成光子学中基于雪崩光电二极管(APD)阵列的紧凑型读出方案。 --- 第三部分:高分辨率成像与光谱学的前沿突破 本部分关注如何超越传统衍射极限,实现对微观世界的精细探测和高分辨成像,并结合先进的光谱技术进行材料表征。 3.1 近场光学与超分辨成像: 详述扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)的衍射极限突破机制。重点解析基于表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)的近场扫描光学显微镜(NSOM)的工作原理,如何利用SPPs的亚波长尺度衰减特性获取表面信息,并分析其局限性(如探针尖端效应)。 3.2 计算成像与深度学习: 介绍计算光学(Computational Optics)的最新进展。讨论如何利用压缩感知(Compressed Sensing)技术,在欠采样情况下重构高维图像。深入分析卷积神经网络(CNN)在图像去噪、去模糊以及逆散射问题求解中的应用,特别是应用于复杂介质中的成像重建。 3.3 拉曼散射与光谱成像的增强: 聚焦于表面增强拉曼散射(SERS)效应。阐述局域表面等离激元共振(LSPR)如何极大地增强拉曼信号,并详细分析纳米颗粒阵列、纳米天线等结构对增强因子的优化作用。讨论SERS在生物分子、痕量化学物质检测中的高灵敏度应用。 3.4 太赫兹(THz)波段的产生与应用: 分析太赫兹波段(0.1 THz - 10 THz)在电磁频谱中的独特地位及其在无损检测中的价值。探讨基于光导天线和激光等离子体激发产生的太赫兹源,以及如何利用光电导开关实现高时间分辨率的太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统,用于分析材料的介电特性和分子振动模式。 --- 第四部分:光子集成与柔性电子学中的光学元件 本部分将目光投向未来光电子器件的集成化和小型化趋势,探讨如何将光学功能固化到芯片级平台,并使其适应新兴的可穿戴和生物电子学需求。 4.1 硅基光子学与片上集成: 深入讲解硅光子技术(Silicon Photonics)的核心要素,包括高折射率对比度波导、光栅耦合器、调制器(如马赫-曾德尔干涉仪调制器)和环形谐振腔的设计与制造。分析硅基平台在高速光通信、数据中心互联中的核心优势。 4.2 拓扑光子学在集成电路中的实现: 将第一部分的拓扑概念引入集成光路。介绍基于布拉格反射阵列或特殊的几何设计如何实现光信号的单向传输,有效抑制波导中的背向散射和噪声,提高器件的鲁棒性。 4.3 柔性与可拉伸光电子器件: 探讨如何在聚合物基底或弹性材料上实现光学功能。分析应变对光波导模式和耦合效率的影响,介绍可拉伸的集成光器件(如柔性滤波器、可穿戴传感器)的设计原则,以及如何通过岛链结构或“蛇形”互连来适应大幅度的机械形变。 4.4 生物相容性光学界面: 讨论用于活体成像和神经接口的光学器件。涉及透明电极、微流控与光子学的耦合,以及如何设计具有高生物相容性和稳定性的光纤或光波导结构,以便于长期植入和监测生理信号。 本书的特点在于其跨学科的视野,它不仅仅局限于理论推导,而是紧密结合了半导体制造、纳米加工工艺以及先进的实验表征手段,为读者提供了一个理解和掌握当前光学与材料科学最前沿进展的综合平台。

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从这本书的标题《光波在大气中的传输与成像》来看,它似乎是一本非常扎实的专业书籍,内容聚焦于光学领域一个非常具体且重要的方向。我一直对光学和物理传播有着浓厚的兴趣,尤其是在理解光线如何在复杂的物理环境中传播并最终形成图像的过程中所涉及的科学原理。我非常好奇书中会如何详细阐述“大气衰减”这个概念,这通常是指光波在穿过大气层时,由于吸收和散射等作用而引起的能量损失。书中是否会给出不同大气成分(如水蒸气、二氧化碳、尘埃颗粒等)对光波吸收和散射特性的具体影响数据?或者,是否会介绍一些模型来预测在不同大气能见度、湿度、温度等条件下,光波的衰减程度?另一方面,我也对“成像”部分的内容充满期待。在大气湍流的影响下,即使是高分辨率的光学系统,其成像效果也可能会大打折扣。这本书是否会介绍一些先进的成像技术,比如“多帧合成技术”或“全息成像技术”,来克服大气畸变带来的问题?我特别想了解这些技术是如何通过对多帧模糊图像进行后处理,提取出清晰的信息,或者如何利用光波的相位信息来重构清晰的图像。总的来说,我对这本书能否提供深入浅出的原理讲解和丰富的实际案例非常感兴趣。

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这本书的封面设计简洁而富有科技感,书名《光波在大气中的传输与成像》则精准地概括了其核心内容。我一直对光学和电磁波在复杂环境中的传播行为非常着迷,而大气作为地球最主要的介质之一,其对光波的影响更是复杂多变。我特别关注书中关于“大气散射”的讨论。我知道,大气中的粒子(如灰尘、水滴、冰晶等)会对光波产生散射作用,这不仅会导致光能的损失,还会改变光波的传播方向,从而影响成像系统的分辨率和对比度。书中是否会详细介绍不同粒径和成分的粒子对不同波长光散射的特性,以及如何建立相关的散射模型?我非常期待能够了解书中是否会涉及“大气能见度”与成像质量之间的定量关系,以及如何通过图像处理技术来补偿由散射引起的影响。另外,我对书中关于“激光大气传输”的部分也充满了期待。激光因其方向性好、能量集中等优点,在大气传输和成像领域有着广泛的应用。然而,激光在大气中的传输会受到吸收、散射、闪烁和光束拓展等多种效应的影响。我希望书中能够详细介绍这些效应的产生机制,以及如何通过优化激光参数、采用先进的发射和接收技术来克服这些不利影响,从而实现高效稳定的激光通信和精确的激光雷达探测。这本书能否为我揭示这些科学原理和技术手段,是我非常期待的。

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这本《光波在大气中的传输与成像》单从书名来看,就充满了科学的深度与应用的前瞻性。光波在地球大气层中的传播,是一个充满挑战的课题,因为它涉及到物理学、气象学、光学工程等多个学科的交叉。我非常期待书中能够详尽地阐述“大气衰减”这一概念,包括不同波段的光在穿越大气层时所经历的吸收和散射过程。例如,可见光、红外线、紫外线在穿过大气时,其衰减的机制和程度是否有所不同?书中是否会提供相关的衰减系数模型,以及这些模型是如何考虑大气成分(如水蒸气、二氧化碳、臭氧等)以及气象条件(如湿度、温度、气压)的影响的?此外,我对于书中关于“自适应光学”和“大气成像”技术的内容尤为感兴趣。我知道,自适应光学技术是解决大气湍流效应的关键手段,它能够实时地校正由大气扰动引起的光波前畸变。我希望书中能够深入介绍自适应光学系统的关键组成部分,例如波前传感器、变形镜以及控制算法,并探讨它们在不同应用场景下的性能表现。同时,我也期待书中能够介绍一些先进的大气成像技术,例如“全息成像”、“干涉成像”等,它们如何在复杂的で大气条件下实现高分辨率的成像,或者如何从多角度、多时段的数据中重建出清晰的图像。这本书能否为我提供一个全面而深入的视角,来理解光波在大气中的传播规律以及如何进行有效的成像,是我非常期待的。

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初次拿到这本书,其装帧设计就透露出一种专业与严谨。封面上的“光波”、“大气”、“传输”、“成像”这些关键词,无不指向一个高精尖的科学领域。我一直对物理学中的光电效应和电磁波传播非常着迷,而这本书似乎将这两者巧妙地结合起来,并且聚焦于一个极其重要的应用场景——大气环境。我尤其关注的是书中关于“大气传输模型”的构建部分。在实际应用中,大气层并非一个均匀透明的介质,它充满了各种随机扰动,比如温度、密度、湿度等的变化,这些都会对光波的传播路径和强度产生影响。这本书是否会详细介绍这些大气参数如何影响光波的传播,例如瑞利散射、米氏散射等现象,以及它们对不同波长光的影响?此外,我对书中关于“自适应光学”的论述也充满了期待。我知道这项技术在天文观测、激光武器等领域扮演着至关重要的角色,它能够实时监测并补偿由大气湍流引起的光波畸变,从而大幅提升成像质量。我希望能深入了解自适应光学系统的构成,例如变形镜、波前传感器、控制系统等,以及它们的工作原理和在不同应用场景下的优化策略。这本书能否为我揭示这些隐藏在幕后的科学逻辑,这是我最为期待的。

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我拿到这本书时,就被它严谨的学术风格和精美的排版所吸引。书名《光波在大气中的传输与成像》直击光学科学的核心问题之一。我对书中关于“大气湍流对成像质量的影响”的章节抱有极大的兴趣。我知道,大气层就像一个巨大的、动态的透镜,它会不断地扭曲和扰乱穿过它的光波,导致远距离成像时出现模糊、失真甚至散斑现象。我非常希望书中能够详细介绍大气湍流的物理机制,例如湍流的尺度、强度如何影响光波的传播,以及如何通过数学模型(如科尔莫戈罗夫模型)来量化这些影响。我特别期待书中能够介绍一些先进的“光学补偿技术”,例如“自适应光学”系统,它如何通过实时测量和校正光波前畸变来恢复清晰的图像。我希望能了解这些技术的具体实现原理,包括波前传感器、变形镜以及反馈控制系统的工作方式,以及它们在天文观测、激光通信等领域的应用效果。此外,我也对书中关于“干涉成像”和“全息成像”的章节非常好奇。这些技术是否能够在大气扰动的环境下,利用光波的相位信息来重构出高分辨率的图像?我希望这本书能够提供深入的理论分析和丰富的实验数据,帮助我理解这些复杂的光学原理,并领略其在现代科技中的重要作用。

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当我看到这本书的名字时,我的脑海里立刻浮现出无数的科学场景:从遥望星辰的宇宙探索,到地面上的激光通信,再到各种高精尖的遥感设备,光波在大气中的传输和成像无处不在,且极具挑战性。我对书中关于“大气湍流对光波前的影响”的部分尤其好奇。我知道,大气中的气流扰动会像一块巨大的、不断变化的“哈哈镜”,导致穿过的光波前发生随机的变形,这对于需要精确控制光路和成像质量的应用来说,是一个巨大的障碍。书中是否会深入解析湍流的统计特性,比如功率谱密度函数,以及这些特性如何影响光波的相干性、焦斑的大小和位置稳定性?我非常希望能了解书中是如何通过数学模型来描述和预测这些效应的,并进而提出有效的解决方案。此外,关于“成像”技术,我特别关注书中对“多帧叠加”、“相位重建”等先进成像方法的介绍。这些技术是如何在大气扰动的情况下,从一连串模糊的图像中提取出清晰的细节,或者如何利用光波的相位信息来构建出高分辨率的图像?我希望这本书不仅能提供理论上的深度,还能展现出一些实际的应用案例,比如天文望远镜是如何克服大气湍流进行观测的,或者激光通信系统是如何在大雨中保持连接的。这本书能否为我揭示这些背后的科学奥秘,是我非常期待的。

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这本书的标题《光波在大气中的传输与成像》立刻点燃了我对光学和大气科学交叉领域的好奇心。我一直对物理学中关于波的传播理论很感兴趣,而将这种理论应用到大气这个复杂多变的介质中,更是充满了挑战与魅力。我特别关注书中对“大气效应”的详细论述。我知道,大气层中的各种物理因素,如温度梯度、压力变化、湿度差异以及空气中的悬浮颗粒物,都会对穿行其中的光波产生显著的影响,导致光波的路径发生弯曲、能量发生衰减,甚至发生衍射和散射。书中是否会详细介绍这些大气效应的具体表现形式,例如“闪烁”、“平滑”、“吸收”和“散射”等,以及它们是如何影响成像系统的性能的?我期待能够了解书中是如何建立物理模型来描述这些效应的,以及如何利用这些模型来预测或补偿光波在大气中的传输质量。另外,我对书中关于“成像技术”的介绍也充满期待。在克服大气干扰的前提下,如何实现高分辨率、高信真度的成像,是许多应用领域关注的焦点,例如高分辨率对地观测、天文观测等。书中是否会介绍一些先进的成像算法,例如“相位校正技术”、“去卷积算法”等,来提升在大气干扰下的成像质量?这本书能否为我提供一个系统性的框架,来理解光波在大气中的复杂旅程,是我非常期待的。

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这本书的封面设计非常简洁大气,透着一种科学的严谨感。当我翻开第一页,一股浓郁的学术气息扑面而来,但同时又没有那种拒人千里的冰冷感。从目录上看,内容涵盖了光波在大气中传输的方方面面,从基础的衍射、干涉原理,到复杂的湍流效应,再到各种成像技术的应用,简直就像一本包罗万象的百科全书。我特别关注了其中关于大气湍流对光束畸变的影响,以及如何通过自适应光学技术来补偿这些畸变的部分。这部分内容在很多科幻电影和高级光学实验中都有涉及,能够有机会深入了解其背后的科学原理,感觉非常激动。而且,作者在介绍这些复杂概念时,似乎采用了由浅入深、层层递进的方式,配以大量的图示和公式推导,这对于我这样没有深厚光学背景但又充满好奇心的读者来说,无疑是一大福音。我期望在阅读过程中,能够逐步构建起清晰的知识体系,理解那些看似神秘的光学现象背后的逻辑。我还在期待书中对大气传输模型进行详细的阐述,比如不同天气条件下(晴朗、多云、雨雪)光波传播的差异,以及这些差异如何影响远距离通信和成像系统的性能。总而言之,这本书给了我一种“应有尽有”的期待感,仿佛打开了一扇通往光学世界的大门,让我迫不及待地想去探索其中的奥秘。

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这本《光波在大气中的传输与成像》给我的第一印象是其内容的广度和深度都相当可观。从书本的厚度和详尽的章节设置来看,作者显然在这一领域有着极为深厚的积累。我特别被书中关于“大气湍流对成像质量的影响”的章节所吸引。想象一下,在复杂的大气环境下,远距离传输的光信号会经历怎样的扭曲和散射,从而导致成像模糊、失真,甚至是信息丢失。这本书似乎提供了一个系统性的解答。我期待它能详细剖析湍流的统计特性,例如科尔莫戈罗夫模型,以及这些特性如何量化地影响光学系统的性能,比如相干长度的衰减、功率谱密度的变化等。更重要的是,书中提到了一些先进的成像技术,如“相位恢复技术”和“斑点成像技术”,这些名字本身就充满了科学的魅力。我非常好奇这些技术是如何在大气干扰下“重塑”清晰图像的,它们背后的数学原理是什么?是否存在一些算法上的创新能够突破现有技术的瓶颈?我希望这本书不仅仅是理论的堆砌,更能展示一些实际应用案例,例如天文望远镜在大气层下的观测、激光通信在恶劣天气中的表现,甚至是遥感技术如何克服大气效应获取地表信息。这些实际应用能够帮助我更直观地理解抽象的科学原理,也让我对这本书的实用价值有了更高的期待。

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当我看到这本书的标题时,立刻被它所涵盖的科学内容所吸引。光波在大气中的传输是一个极其复杂且广泛的研究领域,它直接关系到我们对宇宙的观测、远程通信的效率,以及各种成像技术的性能。我非常期待书中能够详细探讨“大气湍流”对光波传输的具体影响。我知道大气并非静止的介质,而是充满了各种尺度和强度的随机扰动,这些扰动会引起光波前发生相位的随机变化,从而导致成像过程中出现“闪烁”、“抖动”和“畸变”等现象。我特别想了解书中是如何量化描述这些湍流效应的,例如是否会介绍“相干长度”、“大气折射率功率谱”等概念,以及这些参数如何影响光学系统的衍射极限?此外,关于“成像”的部分,我希望书中能深入介绍各种先进的成像技术,比如“地基光学望远镜”如何通过“自适应光学”或“斑点成像”等技术来补偿大气的影响,以获得媲美太空望远镜的成像质量。我还对书中是否会涉及“激光雷达(LiDAR)”在大气探测方面的应用,例如如何利用激光回波信号来测量大气中的粒子分布、风速等感兴趣。这本书能否为我打开一扇理解这些前沿科学技术的大门,是我非常期待的。

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