Optical Detection Theory for Laser Applications (Wiley Series in Pure and Applied Optics) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Gregory R. Osche

出品人:

页数:424

译者:

出版时间:2002-08-08

价格:USD 144.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471224112

丛书系列:

图书标签:

• 光学检测
• 激光
• 光学物理
• 传感器
• 光电子学
• 信号处理
• 光学工程
• Wiley
• 应用光学
• 探测理论

光学检测理论在激光应用中的前沿展望与挑战 本书旨在深入探讨现代光学检测技术在各类激光应用领域中的基础理论、先进方法以及工程实践中的关键挑战。本书不关注特定的激光系统或光学元件设计，而是将焦点置于信息获取、信号处理以及系统性能评估的共性理论框架上。 第一部分：光学检测的物理基础与信号获取 第一章：光与物质相互作用的量子力学基础 本章将重审光子与待测物质相互作用的基本物理模型。我们将详细阐述光吸收、散射、荧光发射等过程的概率密度函数，并引入密度矩阵理论来描述量子态的演化。重点讨论在弱光和高背景噪声条件下，如何精确建模光信号的产生和衰减规律。内容将涵盖光的偏振特性如何影响检测效率，以及特定材料的非线性光学响应在信息编码中的潜力。 第二章：噪声理论与信号增强 检测理论的核心在于区分有效信号与噪声。本章将构建一个全面的光学噪声模型，涵盖散粒噪声（Shot Noise）、热噪声（Johnson-Nyquist Noise）、探测器自身的暗电流噪声，以及环境因素引起的噪声。我们将深入分析如何通过提高信噪比（SNR）来优化检测性能。具体内容包括：数字信号处理中的滤波技术在抑制随机噪声中的应用，以及在极端低光照条件下，如何利用统计学方法（如累积积分和概率密度函数拟合）来提取微弱信号。对于相干光检测系统，本章还将讨论零差和外差检测的理论极限及其在实际应用中的实现。 第三章：光学传感器的性能度量与表征 本章关注衡量光学检测系统能力的关键指标。我们将详细定义和推导量子效率（QE）、响应度（Responsivity）、动态范围（Dynamic Range）以及最小可分辨功率（NEP）。此外，本章还将探讨时间分辨率和空间分辨率的根本限制，这通常由探测器的物理尺寸和电子学带宽决定。如何建立一个统一的性能评估框架，以比较不同物理原理（如光电导、光伏、光热效应）构成的检测系统，是本章的核心议题。 第二部分：信息编码与数据处理理论 第四章：调制与解调在光学信息捕获中的作用 在许多激光应用中，信息并非直接通过光强携带，而是通过调制编码。本章将聚焦于先进调制技术（如相位调制、频率调制）如何提高信息承载密度和抗干扰能力。我们将分析傅里叶光学原理在解调复杂调制信号中的应用，特别是在处理多频带或高频信号时的优势。内容将涉及同步检测技术（Lock-in Amplification）的理论基础，以及其在提取微小周期性信号方面的极限性能分析。 第五章：图像与空间信息获取的理论基础 对于依赖空间分布信息的应用（如激光雷达或远场成像），本章探讨信息从光场到可辨识图像的转换过程。内容将覆盖衍射极限、点扩散函数（PSF）的数学描述，以及如何通过反卷积技术恢复被模糊的原始信息。我们将详细分析傅里叶变换在分析和校正光学成像系统畸变中的应用，并引入信息论的视角来量化一个光学系统所能捕获的有效空间信息量。 第六章：不确定性原理与参数估计 检测任务本质上是对物理量进行估计。本章将引入克拉美-劳下界（Cramér-Rao Lower Bound, CRLB）理论，作为任何无偏估计器性能的理论基准。我们将探讨在不同观测模型下（高斯模型、泊松模型），如何优化观测策略以逼近这一理论极限。内容将特别强调在涉及非线性映射的检测场景中（例如，通过测量二阶效应估计初级参数），参数估计的复杂性和计算挑战。 第三部分：先进检测范式与未来挑战 第七章：先进统计方法在复杂系统中的应用 随着计算能力的提升，基于统计模型和机器学习的检测方法正在兴起。本章将介绍如何利用贝叶斯推断框架来处理具有先验知识的检测问题。我们将探讨马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法在复杂、高维参数空间中进行最优估计的应用，以及在非高斯噪声环境下，卡尔曼滤波及其扩展形式在实时跟踪和状态估计中的局限性与改进方向。 第八章：量子测量理论与高精度检测的极限 本章将探讨超越经典检测理论限制的前沿领域。我们将介绍海森堡不确定性原理在测量理论中的体现，以及压缩感知（Compressed Sensing）在数据采集效率方面的突破。更重要的是，本章将阐述如何利用量子纠缠和压缩态光来突破标准量子极限（SQL），实现超高灵敏度的测量。内容将涵盖单光子检测器的理论模型及其在实现极限灵敏度检测中的关键技术难点。 第九章：环境耦合与系统鲁棒性分析 任何实际的检测系统都不可避免地受到环境干扰。本章关注如何对环境参数（如温度漂移、振动、大气扰动）进行建模，并分析这些因素如何耦合到光信号中，从而降低检测的可靠性。我们将探讨自适应光学和反馈控制理论在实时补偿环境影响方面的理论基础，以及如何设计具有内在鲁棒性的检测架构，以确保在非理想工作条件下仍能维持高性能。 总结： 本书为致力于理解和开发高性能光学检测系统的研究人员和工程师提供了一个坚实的理论基础，旨在引导读者超越具体仪器细节，掌握跨越不同激光应用领域的普适性检测原理和前沿研究方向。

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作为一名在环境监测领域工作的科学家，我经常利用激光技术来探测大气中的污染物、水体中的化学物质，甚至进行遥感测量。我对激光雷达（LiDAR）、拉曼光谱（Raman Spectroscopy）以及荧光光谱（Fluorescence Spectroscopy）等技术在环境监测中的应用有着浓厚的兴趣。我希望这本书能够为我提供这些技术背后扎实的激光检测理论基础。我期待书中能够详细介绍激光雷达的工作原理，包括如何利用激光脉冲的飞行时间来测量距离，以及如何通过分析返回信号的强度和频谱信息来识别目标物的性质。在拉曼光谱和荧光光谱方面，我希望书中能够解释激光如何激发样品产生特征性的光谱信号，以及如何设计光学系统来高效地收集和分析这些微弱的信号。我尤其关心书中是否会讨论如何选择合适的激光波长和功率，以实现对特定污染物的高灵敏度和选择性检测，并如何通过先进的光学设计和信号处理技术来抑制背景噪声和提高信噪比。这本书的专业深度，将为我开展更精确、更有效率的环境监测研究提供重要的理论指导。

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我是一名在光电子器件制造领域工作的技术人员，我们负责生产各种用于激光应用的探测器和传感器。我需要对我们所制造产品的基本工作原理有深入的理解，以便更好地进行质量控制和工艺优化。这本书的书名“Optical Detection Theory for Laser Applications”正是我们日常工作中最需要关注的内容。我希望书中能够详细解释各种光电探测器的工作机制，例如光电导效应、光伏效应、光电倍增效应等，以及这些效应是如何将光信号转化为电信号的。我希望书中能够提供关于不同材料特性（如带隙、载流子迁移率、寿命等）如何影响探测器性能的详细信息，以及这些参数在制造过程中的重要性。此外，我特别关注书中是否会涉及探测器的响应速度、噪声特性、动态范围等关键参数的测试和表征方法。理解这些理论知识，将有助于我们更好地掌握生产工艺，提高产品的良品率，并为客户提供更具竞争力的光电器件。这本书的实用性和技术性，将直接指导我们的生产实践。

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我是一名在国防科技领域工作的工程师，我们经常需要设计和开发各种基于激光的先进探测和识别系统，例如用于目标探测、距离测量、甚至激光对抗的设备。对于我来说，一本能够深入阐述激光检测理论，并且能够涵盖各种军事应用场景的书籍是极为宝贵的。我非常期待书中能够详细介绍主动激光探测技术，例如激光测距、激光雷达以及激光主动成像等，并深入剖析其工作原理、精度限制以及抗干扰能力。在目标识别方面，我希望书中能够探讨如何利用激光散射、吸收或反射的特性来识别和分类不同的目标，例如装甲车辆、飞机或导弹。我尤其关注书中是否会涉及一些针对复杂战场环境下的激光检测技术，例如如何在强背景光、烟雾或伪装条件下依然能够可靠地探测目标，以及如何利用激光的偏振特性来区分不同的材料或目标。这本书的战略性和技术性，将直接支持我们在国防科技领域的前沿探索。

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我在工业自动化领域负责视觉检测系统的开发，其中很大一部分应用都离不开激光技术的支持。例如，用于零部件尺寸测量、表面缺陷检测、产品分拣等场景，激光扫描和激光三角测量等技术发挥着至关重要的作用。我非常需要一本能够深入讲解这些激光检测原理的书籍，以便更好地优化我们的检测算法和硬件设计。我希望书中能够详细介绍激光三角测量法的光学原理，包括如何通过分析激光条纹或光斑在物体表面的成像位置变化来计算物体的三维形状。在表面缺陷检测方面，我希望书中能够阐述如何利用激光的散射特性来识别材料表面的微小瑕疵，以及如何通过调整激光的照射角度和探测器的位置来提高检测的灵敏度和准确性。此外，对于一些特殊的应用，例如在恶劣的工业环境下进行激光检测，书中是否会涉及如何应对环境干扰，如灰尘、油污或温度变化对激光信号的影响？这本书的实用性和针对性，将直接帮助我们提升产品的性能和可靠性。

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我是一名在光学仪器公司工作的研发工程师，我们的产品线涉及多种基于激光的测量和检测设备，从工业自动化中的激光扫描仪，到精密制造中的激光测量系统，再到环境监测中的激光雷达。这本书的标题“Optical Detection Theory for Laser Applications”正好契合了我们公司在技术研发上的需求。我非常期待书中能够深入探讨各种激光检测器的基本工作原理，包括光电二极管、雪崩光电二极管（APD）、光电倍增管（PMT）、以及更先进的单光子雪崩二极管（SPAD）等，并比较它们的性能特点和适用场景。在信号处理方面，我尤其关注书中是否会涉及如何有效抑制背景噪声、如何进行信号的放大和滤波，以及如何通过数字信号处理技术来提高测量精度和可靠性。对于一些复杂的应用，比如激光雷达的距离测量，书中是否会详细阐述时间飞行（Time-of-Flight, ToF）或相位测量等技术的理论基础和实现细节？此外，在光学设计方面，我希望书中能够涵盖如何设计高效的光学接收系统，包括如何选择合适的透镜、光阑和滤波器，以最大限度地收集激光信号并减少杂散光的影响。这本书的系统性理论讲解，对于我们设计下一代高性能激光检测产品至关重要。

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作为一名在生物医学工程领域工作的工程师，我对光学检测技术在疾病诊断和生物成像中的应用有着浓厚的兴趣。我常常需要设计和优化用于细胞成像、组织分析甚至体内荧光检测的系统。激光作为一种高度精确的光源，其检测机制的理解对于开发更灵敏、更特异的生物传感器至关重要。我尤其关注书中是否会讨论如何利用激光的相干性、偏振性或多普勒效应来进行生物信号的检测和分析。例如，在细胞流式分析中，激光散射和荧光信号的检测是关键，我希望这本书能深入剖析其中的光学原理和信号处理方法。此外，在无创医学成像方面，如光学相干断层扫描（OCT）和激光诱导荧光（LIF），激光检测理论是其核心。我期待书中能够详细介绍这些技术的物理基础，以及如何通过优化光学元件和算法来提高成像深度、分辨率和信噪比。这本书的定位非常清晰，就是针对激光应用的光学检测理论，这让我觉得它的内容会非常集中和专业，能够深入挖掘特定技术背后的科学原理，而不是泛泛而谈。我希望书中能有相关的案例分析，展示如何将这些理论应用于实际的生物医学设备开发，例如如何根据不同的生物标记物和成像需求来设计最优的光学检测方案。

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我是一名业余爱好者，对激光技术和光学的魅力深深着迷。我平时喜欢阅读各种科普读物，但总觉得很多内容过于浅显，无法满足我对技术细节的深入探究。这本书的标题“Optical Detection Theory for Laser Applications”虽然听起来很专业，但我相信以 Wiley 的出版风格，它一定能以一种相对易懂的方式将复杂的理论知识传达给读者。我希望书中能够用清晰的图示和生动的语言来解释各种光学现象，比如衍射、干涉、折射等，以及它们如何影响激光信号的检测。我特别想了解激光器的工作原理，以及它是如何产生具有特殊性质（如单色性、相干性、方向性）的光束的，这些特性又如何被利用在检测过程中。我希望书中能够介绍一些常见的激光应用实例，比如激光打印机、激光投影仪、激光鼠标等等，并从光学检测的角度去解析它们的工作原理。即使有些部分涉及数学公式，我也希望能够有充分的文字解释，帮助我理解公式背后的物理意义。这本书不仅能满足我的求知欲，更能提升我对光电技术实际应用的认知。

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我从事的是光学通信领域的研究，在这个领域，高效、快速、低噪声的激光信号检测是整个通信链路的关键环节。我一直希望能找到一本能够系统性讲解激光检测理论，并且能与通信应用紧密结合的书籍。这本书恰好满足了我的这一需求。我非常期待书中能够详细介绍各种光电探测器在光通信中的应用，例如PIN光电二极管和APD在光接收机中的作用，以及如何根据不同的通信速率和信号调制方式来选择合适的探测器。我希望书中能够深入探讨量子效率、响应时间、噪声等参数如何影响光通信系统的性能，例如误码率（BER）和信噪比（SNR）。此外，对于高速光通信，如万兆以太网、400G甚至更高的速率，需要更先进的探测技术，我希望书中能够介绍一些前沿的探测器技术，比如相干光检测技术，以及如何利用零差探测或外差探测来恢复被调制的光信号。这本书的理论深度和应用导向，无疑将为我的研究提供重要的理论支撑和技术指导，帮助我更好地理解和设计下一代光通信系统的关键组件。

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这本书的作者是一位在光学和光电子领域享有盛誉的专家，这一点从其出版的著作和发表的论文就可以看出。我一直关注该领域的研究进展，而这位作者的研究方向与我个人的学术兴趣高度契合。我是一名博士生，正在进行关于高性能激光探测器研发的课题研究。我深知理论基础的牢固对于创新性研究的重要性。我特别期待这本书能够为我提供对各种先进激光探测器原理的深刻理解，包括它们是如何将光信号转化为电信号的，以及影响其性能的关键因素是什么。我希望书中能够详细介绍不同探测器材料（如硅、砷化镓、InGaAs等）的光电特性，以及它们在不同波长范围内的响应能力。在探测器结构设计方面，我希望书中能够探讨如何通过优化探测器的几何形状、掺杂分布和表面处理来提高量子效率、降低暗电流和提高响应速度。此外，对于一些新兴的激光探测技术，例如基于量子点或纳米结构的探测器，我希望书中能够有所提及，并探讨其潜在的应用前景。这本书不仅是我学习理论知识的宝贵资源，更是我未来研究方向的灵感来源。

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这本书的封面设计就充满了科技感，深邃的蓝色背景搭配银色的立体文字，仿佛直接把我带入了光学的世界。拿到手里，厚重感和纸张的质感都让我觉得物超所值。我一直对激光在各个领域的应用都非常好奇，尤其是它背后的检测原理。我从事的是材料科学的研究，经常需要使用激光进行显微成像和光谱分析，但总感觉对底层的光学检测理论理解不够透彻。市面上也有一些光学相关的书籍，但很多都过于偏重数学推导，或者内容过于宽泛，难以聚焦到激光检测这一特定领域。这本书的名字“Optical Detection Theory for Laser Applications”恰好击中了我的痛点，它承诺将纯粹的光学理论与激光应用的实际需求相结合，这正是我在研究中一直渴望获得的知识。我特别期待书中能够详细阐述如何将光学原理转化为实际的检测系统，例如如何优化探测器的选择、如何处理信号噪声、以及如何通过光学设计提升检测的灵敏度和分辨率。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能提供一些实际的设计思路和工程上的考量，这对于将理论知识转化为可操作的研究方案至关重要。书名中“Wiley Series in Pure and Applied Optics”这个系列也让我对这本书的学术严谨性和内容的深度充满信心， Wiley作为知名的学术出版社，其出版的书籍通常都经过严格的审校，质量有保证。我期待这本书能够成为我理解和应用激光检测技术的一本必备参考书，帮助我突破目前在研究中遇到的瓶颈，并探索更前沿的应用领域。

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