BioMEMS and Biomedical Nanotechnology (Biomems and Biomedical Nanotechnology) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Ferrari, Mauro (EDT)/ Ozkan, Mihrimah (EDT)/ Heller, Michael J. (EDT)

出品人:

页数:564

译者:

出版时间:2006-11-02

价格:USD 169.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387255644

丛书系列:

图书标签:

• BioMEMS
• Biomedical Nanotechnology
• Microfluidics
• Biosensors
• Nanomaterials
• Drug Delivery
• Tissue Engineering
• Medical Devices
• Nanomedicine
• Biotechnology

现代光学与光电子学进展 作者： [此处应为作者姓名，但因您要求不包含特定书籍内容，故留空] 出版社： [此处应为出版社名称] ISBN： [此处应为ISBN号] --- 内容概述 本书全面深入地探讨了现代光学与光电子学领域的前沿理论、关键技术及其在当代科学研究和工程应用中的广泛实践。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的光与物质相互作用的量子力学描述，到宏观的光束整形、光学成像系统设计，再到最先进的光电子器件制造与集成。本书旨在为光科学、电子工程、材料科学以及生物医学工程等相关领域的学生、研究人员和工程师提供一本权威且实用的参考资料。 本书的重点聚焦于如何利用光的独特性能（如相干性、偏振性、高带宽和非侵入性）来解决复杂的科学和工程挑战。我们不仅仅停留在对经典光学原理的复述，而是将大量的篇幅投入到阐释光子学与电子学交叉领域所催生的革命性技术。 第一部分：光学基础与量子光学的深化 本部分奠定了理解现代光电子学所需的基础理论框架，并对光与物质相互作用的微观机制进行了深入剖析。 第一章：电磁波理论的现代诠释与傅里叶光学 本章从麦克斯韦方程组出发，详细推导了光在各向异性介质中的传播特性，包括布雷斯特角、全内反射的精确条件，以及菲涅尔公式的现代应用。随后，重点转向傅里叶光学，系统阐述了空间频率、角谱传播理论和衍射积分的实际意义。我们通过大量的实例说明如何利用傅里叶变换进行光束的远场分析、光学滤波以及相干成像系统的分辨率限制。 第二章：光与物质相互作用的量子力学基础 本章超越了半经典理论，深入探讨了光子与原子、分子体系的耦合机制。详细阐述了爱因斯坦的自发辐射、受激辐射和吸收系数的定量关系。核心内容包括对光场量化的介绍，理解量子噪声的来源，以及如何利用密度矩阵理论描述复杂的光谱响应和非线性光学过程的初级形式。这为理解激光物理和量子信息奠定了必要的微观基础。 第三章：激光物理学与高功率光源 激光作为现代光电子学的核心工具，本章对其工作原理进行了详尽的论述。内容涵盖了驻波腔理论、增益介质的性质（如半导体、固体和气体激光器），以及关键的性能参数，如线宽、模式锁定和光束质量因子（$M^2$）。特别关注了超快激光技术，包括锁模机制（如克尔透镜锁模和半导体可饱和吸收镜TSM），及其在产生皮秒和飞秒脉冲中的应用。 第二部分：先进光学成像与传感技术 本部分专注于如何利用先进的光学设计和信号处理技术来提高成像的分辨率、灵敏度和信息获取能力。 第四章：衍射极限的突破：超分辨成像 经典光学受到阿贝衍射极限的限制。本章系统回顾了近年来突破这一限制的几种主流技术。详细分析了STED（受激发射损耗）、PALM/STORM（光激活定位显微镜）的工作原理、荧光团的选择标准及其对成像速度和精度的影响。此外，还探讨了基于计算的方法，如PSF工程（点扩散函数工程）在深度成像中的潜力。 第五章：光学相干层析成像（OCT）与波前整形 OCT作为一种高分辨率、无创的断面成像技术，在本章中被重点介绍。我们详细解析了其基于光的干涉原理，包括时间域和频域OCT的信号处理流程，以及影响穿透深度和轴向分辨率的关键因素。紧随其后的是波前整形（Wavefront Shaping）技术，阐述了如何利用空间光调制器（SLM）来动态控制光场相位和幅度，以克服复杂介质（如散射体）对光传播的限制。 第六章：偏振光学与遥感应用 偏振态的精确测量与控制是许多传感应用的关键。本章从琼斯矩阵和穆勒矩阵出发，系统地介绍了如何量化和描述任意偏振态。应用方面，本书详细讨论了偏振敏感传感器、偏振光在遥感（如对大气和地表物质的分类识别）中的作用，以及如何设计全偏振敏感的成像系统。 第三部分：光电子器件与集成光子学 本部分将焦点从纯光学转向了光电子转换与信息处理的核心——半导体器件和集成电路。 第七章：半导体光电子学与器件物理 深入分析了PN结在光电转换中的作用，详细讲解了光电二极管、雪崩光电二极管（APD）和光电导探测器的性能指标（如量子效率、响应速度和暗电流）。重点讨论了半导体激光器，特别是量子阱（Quantum Well）和量子点（Quantum Dot）激光器的能带工程设计，以及如何通过注入电流调控其阈值电流和效率。 第八章：集成光子学与光通信基础 本书认为集成光子学是实现光电子功能小型化和大规模集成化的必然趋势。本章详细介绍了波导理论，包括脊形波导、包层波导的模式分布和损耗分析。随后，重点介绍了集成光路中的关键无源和有源器件：光耦合器、光分路器、调制器（如马赫-曾德尔调制器MZM）和波长选择器件（如环形谐振器）。对于光通信系统，本章探讨了光纤的色散和非线性效应，以及如何利用相干检测技术提高通信容量。 第九章：光电探测器的噪声分析与优化 高质量的光电探测是所有光电子系统的瓶颈之一。本章对热噪声、散粒噪声、闪烁噪声和器件自身的限制噪声进行了详尽的定量分析。提出了优化探测系统灵敏度的策略，包括降温技术、锁相放大技术（Lock-in Amplification）的应用，以及如何设计匹配的匹配阻抗以实现最大的信噪比（SNR）。 总结与展望 本书的最后一部分对当前光电子学面临的挑战和未来的发展方向进行了展望，特别是在片上集成激光器、硅光子学的可扩展性、以及如何将非线性光学效应应用于片上进行信号处理等方面进行了前瞻性探讨。本书提供的理论深度和实践广度，旨在使读者能够掌握从基础概念到尖端工程实现的完整知识体系。

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