Photonics and Lasers pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Quimby, Richard S.

出品人:

页数:536

译者:

出版时间:2006-4

价格:1019.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471719748

丛书系列:

图书标签:

光子学
激光
光学
光电子学
非线性光学
激光物理
光纤光学
光波导
光学工程
传感器

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具体描述

An introduction to photonics and lasers that does not rely on complex mathematics This book evolved from a series of courses developed by the author and taught in the areas of lasers and photonics. This thoroughly classroom-tested work fills a unique need for students, instructors, and industry professionals in search of an introductory-level book that covers a wide range of topics in these areas. Comparable books tend to be aimed either too high or too low, or they cover only a portion of the topics that are needed for a comprehensive treatment. Photonics and Lasers is divided into four parts: Propagation of Light Generation and Detection of Light Laser Light Light-Based Communication The author has ensured that complex mathematics does not become an obstacle to understanding key physical concepts. Physical arguments and explanations are clearly set forth while, at the same time, sufficient mathematical detail is provided for a quantitative understanding. As an additional aid to readers who are learning to think symbolically, some equations are expressed in words as well as symbols. Problem sets are provided throughout the book for readers to test their knowledge and grasp of key concepts. A solutions manual is also available for instructors. Finally, the detailed bibliography leads readers to in-depth explorations of particular topics. The book's topics, lasers and photonics, are often treated separately in other texts; however, the author skillfully demonstrates their natural synergy. Because of the combined coverage, this text can be used for a two-semester course or a one-semester course emphasizing either lasers or photonics. This is a perfect introductory textbook for both undergraduate and graduate students, additionally serving as a practical reference for engineers in telecommunications, optics, and laser electronics.

模拟电子系统设计与应用第一部分：模拟电子电路基础第一章：半导体基础与PN结理论本章深入探讨半导体材料的物理特性，重点介绍硅和锗等材料的能带结构、载流子输运机制（漂移与扩散）。详细阐述PN结的形成过程、能带图、内建电场以及空间电荷区。通过分析理想PN结的伏安特性曲线，解释二极管的单向导电性、正向和反向偏置条件下的工作状态。深入讨论实际二极管的非理想特性，包括结电容、击穿现象（雪崩击穿与齐纳击穿）及其在电路中的应用。引入不同类型的二极管模型，如开关二极管、肖特基二极管和变容二极管，并简要介绍它们的关键应用场景。第二章：BJT（双极性结型晶体管）工作原理与模型本章系统介绍双极性结型晶体管（BJT）的基本结构、工作原理和工作区划分（截止、放大、饱和）。详细解析BJT的电流控制特性和跨导特性，重点分析Ebers-Moll模型及其简化形式。深入探讨BJT的交流（AC）小信号模型，包括混合$pi$模型和T模型，用于精确分析放大电路的增益、输入阻抗和输出阻抗。对不同封装和工艺的BJT在实际电路设计中的影响进行讨论，强调其温度依赖性和噪声特性。第三章：MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）原理与特性本章聚焦于MOSFET，作为现代集成电路和功率电子学的基础元件。详细解释MOSFET的结构、电容-电压特性曲线（C-V曲线），并深入分析其工作机制，包括阈值电压的确定、线性区和饱和区的操作。建立MOSFET的直流和交流小信号模型，着重分析其高频特性和跨导。对比BJT与MOSFET的优缺点，探讨它们在不同应用场合下的选择依据。引入增强型和耗尽型MOSFET的概念，并探讨SOI（硅上绝缘体）等先进工艺对器件性能的影响。第四章：基本放大电路组态与分析本章将前三章的器件知识应用于构建和分析基础放大电路。系统介绍共射极（CE）、共基极（CB）和共集电极（CC，射随器）三种基本组态的电路结构、工作原理、直流偏置方法（如自给偏置、分压器偏置）。运用小信号模型，详细推导各组态的电压增益、电流增益、输入阻抗和输出阻抗。分析不同组态的特性匹配，例如共集电极的电流缓冲作用和共基极的宽带特性。第二部分：高级放大电路与运算放大器第五章：多级放大器与频率响应本章研究将多个放大级联后的性能。分析多级放大器的总增益计算，并重点研究耦合方式（直接耦合、RC耦合、变压器耦合）对直流工作点稳定性的影响。深入探讨放大器的频率响应，引入低频响应（由电容决定）和高频响应（由寄生电容和晶体管的过渡频率$f_T$决定）。使用波特图分析带宽、半功率点频率，并介绍米勒效应及其在高频设计中的处理方法。第六章：反馈放大电路理论反馈是模拟电路设计的核心技术。本章详细介绍负反馈的基本拓扑结构（串联输入/并联输入、串联输出/并联输出），并分析四种基本反馈组态（电压串联、电流并联、电压并联、电流串联）对电路增益、输入输出阻抗、带宽和失真率的影响。阐述反馈对噪声和稳定性的作用。引入波德图分析反馈系统的相位裕度和增益裕度，确保系统的稳定性。第七章：理想与非理想运算放大器（Op-Amp）本章以理想运算放大器为基础，建立其电压控制电压源模型，分析虚短和虚地概念。随后，系统地介绍非理想运放的实际特性，包括输入失调电压、共模抑制比（CMRR）、开环增益的频率滚降特性以及压摆率（Slew Rate）限制。第八章：经典运算放大器应用电路本章集中展示运算放大器作为功能模块的应用。详细分析和推导反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、减法器和积分器/微分器的电路原理、传递函数和实际限制。特别关注如何利用反馈配置设计精确的仪器放大器和有源滤波器（如萨伦-凯滤波器）。第三部分：信号处理与电源电路第九章：有源滤波器设计本章从理论转向实用设计。系统介绍低通、高通、带通和带阻滤波器的基本要求和指标（阶数、截止频率、通带纹波）。详细推导巴特沃沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）滤波器的设计流程，包括原型电路的选取和元件值的计算。展示如何使用运放构建高品质因数（Q值）的二阶滤波器，并讨论有源滤波器相对于无源滤波器的优势。第十章节：线性稳压器与开关电源电源管理是模拟电路的重要组成部分。本章首先分析线性稳压器（LDO）的结构、优缺点及纹波抑制比。随后，深入研究开关模式电源（SMPS）的原理，包括DC-DC降压（Buck）、升压（Boost）和降压-升压（Buck-Boost）转换器的工作模式，重点分析其占空比控制、输出纹波的产生与抑制，以及续流二极管和储能电感/电容的设计原则。第十一章节：波形发生与信号调节电路本章介绍如何利用晶体管和运放产生特定的非正弦波形。详细分析弛张振荡器（如基于555定时器的电路）和特定波形的生成。深入研究电压比较器的工作原理，包括零点漂移和滞回（Hysteresis）的设计，并讨论施密特触发器的应用。最后，介绍检波电路和自动增益控制（AGC）的基本概念。第四部分：数据转换与系统接口第十二章：数据转换器原理本章探讨模拟世界与数字世界之间的桥梁——数据转换器。详细解释模数转换器（ADC）的类型，如双积分型、逐次逼近寄存器（SAR）型ADC，重点分析其量化误差、有效位数（ENOB）和转换速度。接着介绍数模转换器（DAC）的结构，包括加权电阻型和R-2R梯形网络，并讨论采样保持电路（Sample-and-Hold Amplifier）在数据采集中的关键作用。第十三章：系统集成与噪声分析本章从系统级角度审视模拟电路。讨论不同电路模块在PCB布局中可能遇到的串扰和耦合问题。重点分析电路中的主要噪声源，如热噪声（Johnson Noise）、散弹噪声（Shot Noise）和闪烁噪声（Flicker Noise），并介绍降噪技术，例如滤波、屏蔽和平衡输入设计。讨论如何使用SPICE等仿真工具验证复杂模拟系统的瞬态和稳态性能。附录：器件数据手册阅读与参数提取本附录指导读者如何有效阅读关键半导体器件（BJT, MOSFET, Op-Amp）的数据手册，理解重要参数的物理意义，并将其准确映射到电路仿真模型中，为实际电路设计打下坚实基础。