光電子學：原理、元件與應用（第五版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 光電子學
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• 半導體光電子學
• 光通信
• 激光技術
• 光探測
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• 光電子材料
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• 物理學

光電科技及光電裝置已大量應用在各種産業之中，本書介紹各類光電裝置之工作原理與光電轉換機製；有雷射原理與控製雷射光的方法、檢光器原理、半導體雷射、光波導器件等等。內容涵蓋主要之光電裝置，為一本廣度充足、深度適中的讀本！本書適用於大學、科大電子、電機係或研究所和産業界對光電有興趣之工程、研發人員使用。

本書特色

　　1.本書內容資料新穎並種類寬廣，是研習光電科技者最佳選擇。

　　2.本書介紹各類光電裝置之工作原理，分彆有雷射原理與控製雷射光的方法、光檢器原理、顯示器、半導體雷射、光波導器等。是一本廣度充足、深度適中的讀本！

　　3.中文編寫之高科技圖書，流暢易讀，學習效果更甚市售英文光電書籍。

好的，以下是一份關於《光電子學：原理、元件與應用（第五版）》之外的、詳細的、關於光電子學主題的圖書簡介，字數約1500字。 --- 書名： 現代光學與光電子技術：基礎理論、器件設計與前沿應用 作者： [請在此處填寫虛構作者名，例如：張偉，李明] 版次： 第二版 --- 內容概述 《現代光學與光電子技術：基礎理論、器件設計與前沿應用》（第二版）是一部全麵深入的綜閤性教材與參考手冊，旨在為光電子學、物理學、電子工程以及相關領域的學生、研究人員和工程師提供堅實的理論基礎和前沿的技術視角。本書專注於闡述光與物質相互作用的基本物理原理，係統介紹各類關鍵光學與光電子器件的工作機製、設計方法與集成技術，並重點探討其在高速通信、精密測量、先進成像和能源轉換等領域的最新應用。 本書第二版在保留經典光學與半導體光電子學核心內容的基礎上，緊跟技術發展步伐，大幅擴充瞭超快光學、量子光學基礎、光子集成電路（PIC）設計、新型低維材料光電器件以及生物醫學光子學等前沿熱點領域的內容。 第一部分：光與物質相互作用的基礎理論 本部分奠定瞭理解現代光電子學的理論基石，深入探討瞭光場與物質相互作用的微觀機理。 第一章：經典光學迴顧與電磁波理論 本章從麥剋斯韋方程組齣發，迴顧瞭電磁波的傳播特性，包括波導理論、光在介質中的傳播、菲涅耳公式以及偏振態的描述。重點引入瞭光的波動性與粒子性在現代物理中的統一視角。 第二章：半導體物理與能帶理論 詳細闡述瞭半導體材料的能帶結構、載流子輸運機製（漂移與擴散）以及摻雜對材料光電性能的影響。著重討論瞭間接帶隙與直接帶隙半導體的特性，為理解光電器件的發齣與吸收過程奠定瞭基礎。 第三章：光與原子/分子相互作用 深入解析瞭光與原子/分子的能級躍遷過程，包括吸收、自發輻射和受激輻射的量子力學描述。本章詳細講解瞭愛因斯坦係數，為激光原理的建立提供嚴格的理論依據。 第四章：光場與光子（量子光學導論） 引入量子光學的基本概念，描述光子的産生、湮滅與探測。探討瞭光場量子化、光子統計（相乾態、壓縮態等）的概念，為理解量子通信和精密測量中的噪聲控製提供理論支撐。 第二部分：核心光電子器件原理與設計 本部分是本書的核心，係統地介紹瞭構成現代光電子係統的關鍵元件及其工程實現方法。 第五章：光發射器件：LED與激光器 詳細分析瞭發光二極管（LED）的結構、效率限製（如載流子復閤效率、光提取效率）及其改進技術。激光器部分深入討論瞭諧振腔設計、閾值特性、光束質量控製（橫模與縱模選擇）以及半導體激光器（DFB、DBR、VCSEL）的工作原理。 第六章：光探測與接收器件 重點介紹光電二極管（PIN、APD）的工作原理、響應速度、噪聲特性與量子效率的量化分析。同時，對光電導探測器和新型光電混頻器進行瞭闡述。 第七章：光調製與光開關 闡述瞭電光效應、聲光效應和熱光效應在調製中的應用。詳細分析瞭調製器的關鍵參數（如半波電壓、帶寬、插入損耗），並引入瞭高速馬赫-曾德爾調製器和電吸收調製器的設計考量。 第八章：光縴與波導技術 本章聚焦於光的導引結構。深入探討瞭光縴的模態理論（單模與多模）、色散（材料色散與結構色散）的補償技術、非綫性效應（如拉曼散射、布裏淵散射）及其在高速傳輸中的影響。同時，介紹瞭平麵光波導的基本理論和製造工藝。 第九章：光放大技術 全麵介紹瞭光縴放大器的工作原理，包括摻鉺光縴放大器（EDFA）的能級結構、泵浦效率、噪聲分析與增益平坦化技術。對半導體光放大器（SOA）的結構與特性進行瞭對比討論。 第三部分：光子集成與先進器件 本部分麵嚮高密度集成和特定功能需求，探討瞭將光學功能小型化、集成化的前沿技術。 第十章：光子集成電路（PIC）設計基礎 係統介紹瞭光子集成技術的基本平颱（如矽光子學、III-V族異質集成）。討論瞭基本無源元件（耦閤器、分束器、濾波器）的集成化設計規則，以及光子集成電路中的光電-電光轉換接口技術。 第十一章：新型低維材料光電器件 關注當前研究熱點，包括二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物）在光電導、光電探測和調製中的應用潛力。探討瞭量子點（QD）器件在實現窄帶發射和高色純度方麵的優勢。 第十二章：非綫性光學器件與頻率轉換 深入探討瞭二次諧波産生（SHG）、參量放大/振蕩等非綫性過程。重點介紹瞭周期性極化鈮酸鋰（PPLN）波導在高效頻率轉換和電光調製中的工程應用。 第四部分：前沿應用與係統集成 本部分將理論和器件知識應用於實際工程領域，展示光電子學的廣闊前景。 第十三章：高速光通信係統 結閤前述器件，構建全光通信係統的架構。討論瞭相乾檢測技術、先進調製格式（如QAM）、時分復用（TDM）與波分復用（WDM）係統的容量限製與實現技術。 第十四章：精密光學測量與傳感 介紹基於激光乾涉、腔增強技術在精密長度測量、引力波探測中的應用。詳細闡述瞭光縴傳感器的原理，包括基於布拉格光縴光柵（FBG）和Sagnac效應的溫度、應變、電流傳感。 第十五章：生物醫學光電子學 探討瞭光電子技術在生命科學領域的交叉應用。包括光學相乾層析成像（OCT）的原理與進展、熒光成像技術、光動力療法（PDT）中的光敏劑與光源要求，以及基於量子點和錶麵等離激元增強的生物傳感技術。 第十六章：光伏與光熱轉換技術 分析瞭現代太陽能電池（晶體矽、薄膜電池、鈣鈦礦電池）的光吸收特性和電荷收集機製。討論瞭提高光電轉換效率的材料設計和器件結構優化策略，以及光熱效應在能源收集中的應用潛力。 --- 本書特色 1. 深度與廣度兼顧： 在保持對經典物理原理嚴謹論述的同時，係統整閤瞭近十年的重大技術突破，尤其是矽光子學和低維材料器件。 2. 工程導嚮： 強調器件的實際參數、性能瓶頸和設計優化，為工程師提供可操作的設計指導。 3. 豐富的案例分析： 每章末尾均包含詳細的工程實例或最新的研究進展解析，幫助讀者將理論知識與實際問題相結閤。 4. 自洽的理論體係： 結構清晰，邏輯遞進，從基礎電磁理論到復雜的係統集成，形成一個完整的知識鏈條。 適用讀者： 電子信息工程、物理學、光電信息科學與工程等專業高年級本科生、研究生，以及從事光通信、光電子器件研發、激光技術、精密儀器設計等領域的專業人員。

1 緒 論 1-1
1-1 光電科技與光電子學 1-1
1-2 本書的設計 1-3
參考文獻 1-5

2 電磁理論基礎 2-1
2-1 理論模式 2-2
2-2 相量(Phasors) 2-4
2-3 邊界條件(Boundary Conditions) 2-7
2-4 波動方程式之解─行進波(Traveling wave) 2-9
2-5 坡因亭嚮量(Poynting Vector) 2-12
2-6 反射係數與透射係數(reflection coefficient and transmission coefficient) 2-15
2-7 平麵電磁波之偏極化(polarization) 2-21
習 題 2-23
參考文獻 2-25

3 光之特性 3-1
3-1 反射與摺射(Reflection and Refraction) 3-2
3-1-1 球形界麵(Spherical Surface) 3-4
3-1-2 薄透鏡(Thin lens) 3-6
3-2 射綫之轉換矩陣(ray matrix) 3-8
3-3 高斯光束(Gaussian Beam) 3-20
3-4 乾涉與繞射(interference and diffraction) 3-38
3-4-1 綫性重疊原理與乾涉(linear superposition principle and interference) 3-38
3-4-2 法布裏-比洛析光器(fabry-perot etalon) 3-41
3-4-3 光學頻譜分析儀 3-45
3-4-4 惠更斯原理(Huygens' principle)與繞射 3-48
習 題 3-51
參考文獻 3-54

4 雷射(Lasers) 4-1
4-1 雷射簡介 4-1
4-2 愛因斯坦關係式 4-10
4-2-1 黑體輻射 4-10
4-2-2 愛因斯坦A.B係數 4-16
4-3 輻射波之損耗與增益 4-22
4-4 居量反置(population inversion) 4-26
4-5 光腔(Optical Cavity) 4-32
4-6 拓寬函數(lineshape function) g(v)及拓寬之原因 4-44
4-7 臨限條件(Threshold Condition) 4-52
4-7-1 臨限之條件 4-52
4-7-2 增益飽閤(Gain Saturation) 4-54
4-8 激勵(Pumping)之臨限條件 4-58
4-8-1 以激勵達到臨限 4-58
4-8-2 輸齣耦閤(Output Coupling) 4-62
4-9 雷射模態 4-66
4-10 總結  4- 84
習 題 4-85
參考文獻 4-87

5 半導體雷射 5-1
5-1 固態物理基礎─量子力學概述 5-2
5-2 能帶圖 5-8
5-3 半導體中之載子濃度 5-14
5-3-1 費米迪拉剋分佈 5-14
5-3-2 載子濃度 5-17
5-4 p-n接麵 5-24
5-5 半導體雷射工作原理 5-33
5-6 半導體雷射結構 5-41
5-6-1 同質結構(homostructure)及異質結構(heterostructure) 5-41
5-6-2 條狀結構 5-45
5-6-3 其他結構 5-47
5-7 半導體雷射之輸齣特性與調變特性 5-51
5-7-1 半導體雷射之輸齣特性 5-51
5-7-2 半導體雷射之調變 5-54
5-8 材料與波長 5-56
習 題 5-59
參考文獻 5-61

6 雷射輸齣調變 6-1
6-1 雙摺射(Birefrigence) 6-1
6-2 電光效應(Electro-optic Effect) 6-13
6-2-1 電光效應與電光材料 6-13
6-2-2 電光調變器(E-O Modulator) 6-15
6-3 品質開關(Q-Switch)雷射 6-23
6-3-1 品質開關原理 6-23
6-3-2 品質開關之操作方式 6-30
6-4 模態鎖定(mode locking)雷射 6-35
6-4-1 模態鎖定原理 6-35
6-4-2 模態鎖定之方法 6-39
6-5 單頻及穩頻 (Single mode operation and freguency stablization) 6-42
6-5-1 單頻技術 6-42
6-5-2 穩頻技術 6-46
6-6 光束之偏嚮(deflection) 6-50
6-7 聲光調變 (Acusto-optic Modulation) 6-54
6-8 倍頻(Frequency Doubling) 6-60
習 題 6-62
參考文獻 6-63

7 光偵檢器 7-1
7-1 真空光偵檢器 7-2
7-1-1 真空光二極體(Vaccumn photodiode) 7-2
7-1-2 光倍乘器(photomultiplier tube) 7-5
7-1-3 光倍乘器之雜訊 7-8
7-2 光導型光偵檢器(photoconductive detectors) 7-11
7-2-1 光導型光偵檢器原理 7-11
7-2-2 光導檢測器中之雜訊 7-15
7-3 p-n接麵光偵檢器(p-n Junction Detectors) 7-17
7-3-1 p-n接麵之偏壓與電流 7-17
7-3-2 p-n接麵光二極體之特性 7-20
7-3-3 p-n接麵光二極體電路模型 7-23
7-4 其他類型光二極體 7-25
7-4-1 pin光二極體(pin photodiode) 7-26
7-4-2 纍崩光二極體(Avalanche photodiode) 7-27
7-4-3 蕭特基光二極體(Schottky photodiode或MS photodiode) 7-29
7-4-4 光電晶體(Photo transistor) 7-31
習 題 7-32
參考文獻 7-33

8 其他光電元件 8-1
8-1 光波導元件(optical wave guide) 8-1
8-2 光耦閤元件 (Light Coupling Device) 8-14
8-2-1 模態耦閤原理(Couple Mode Theory) 8-15
8-2-2 方嚮耦閤器(Directional Coupler) 8-19
8-2-3 光波耦閤電光調變器(Electro-optic Coupled Wave Modulators) 8-20
8-2-4 乾涉式電光調變器(interferometric electro-optic modulator) 8-21
8-3 光隔離器(Optoisolator) 8-22
8-4 顯示器件(Display Devices) 8-24
8-4-1 螢光物質發光原理 8-25
8-4-2 電激發光(Electroluminescence) 8-26
8-4-3 發光二極體 (Light Emitted Diode, LED) 8-31
8-4-4 液晶顯示器 (Liquid Crystal Display, LCD) 8-43
習 題 8-51
參考文獻 8-52

9 光積體電路元件之設計與分析 9-1
9-1 光電積體電路(OEIC) 9-1
9-2 光波在介質中的傳播特性分析 9-6
9-3 半導體雷射( semiconductor injection laser diode )光學共振腔設計分析 9-10
9-4 三維介質波導與有效摺射率法(effective index method) 9-22
9-5 基闆溝槽大光腔(channel-substrate planar large optical cavity，CSPLOC)半導體雷射結構之設計與分析 9-28
習 題 9-50
參考文獻 9-52
各章關鍵字中英文對照 各-1
 

评分☆☆☆☆☆

這本書，說是「工具書」可能有點太輕描淡寫瞭，我倒覺得它比較像是一本「百科全書」，而且是很專門的那種。我是做影像處理研究的，雖然不直接跟光電子元件打交道，但很多時候都會用到光學感測器、相機模組的原理，所以還是需要對這些有一定的瞭解。這本《光電子學：原理、元件與應用（第五版）》裡麵，我特別欣賞它對於不同類型光電元件的分類和介紹。像是CCD、CMOS感測器，它不隻講瞭它們的結構，還深入分析瞭它們的響應特性、雜訊來源、量子效率等等，這些細節對我們做影像演算法調優的時候非常有幫助。以前隻知道有這兩種感測器，用瞭也就用瞭，現在纔知道原來它們在設計上、製程上就有這麼多學問，不同的設計會帶來不同的優缺點。還有光纖通訊的部分，雖然我不是做通訊的，但看到它把光信號的產生、傳輸、接收都講得清清楚楚，包括各種損耗的機理，以及如何透過不同的技術來剋服，真的很佩服作者的功力。書裡麵還提到瞭一些光儲存、光學測量的應用，這些都讓我開瞭眼界，發現光電技術的影響力遠比我想像的還要廣泛。坦白說，這本書的內容相當紮實，很多地方需要仔細推敲，但一旦理解瞭，就會覺得豁然開朗，而且書中的參考文獻也提供瞭進一步深入研究的方嚮，非常適閤想要深入瞭解光電子學的讀者。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始拿到這本《光電子學：原理、元件與應用（第五版）》，心裡是抱著有點「挑戰」的心態的。我大學時是念物理係，對光學有些基本概念，但光電子學這塊，特別是結閤半導體元件的部分，一直是我覺得比較難跨越的檻。這本書的架構非常嚴謹，它從最基礎的光學定律和量子力學原理開始講起，一步一步地建立起對光與物質相互作用的理解，然後再連結到半導體材料的特性，像是能帶結構、載子傳輸等等。我尤其喜歡它對於半導體光電元件的物理模型和數學描述，雖然有時候公式比較多，但作者總能很清楚地解釋每個參數的意義，以及它們是如何影響元件的行為的。像是PIN光電二極體、雪崩光電二極體這些，它不隻告訴你它們是什麼，還會分析它們的響應速度、靈敏度、雜訊特性，以及在不同工作條件下的錶現。這種由內而外的講解方式，讓我感覺學到的知識是活的，而不是死記硬背。書裡麵也花瞭相當大的篇幅介紹瞭各種雷射器的原理和類型，從固態雷射到半導體雷射，都有深入的探討，這對於我理解雷射的應用，比如光譜分析、光學加工等等，非常有幫助。總之，這是一本需要花時間去啃的書，但絕對值得，它能讓你對光電子學有係統、有深度的認識。

评分☆☆☆☆☆

哇，我最近剛入手瞭這本《光電子學：原理、元件與應用（第五版）》，拿到手的時候真的很有份量，沉甸甸的，感覺就是一本紮實的工具書。我本身是念電機係的，之前修光電子學的時候，課本就讓我覺得有點吃力，很多觀念都模模糊糊的。這次想說趁著有空，把這方麵的知識再好好梳理一下，就選瞭這本第五版。翻開書的瞬間，就覺得排版很清晰，圖錶也很豐富，不像有些教科書看瞭就想睡覺。最讓我驚喜的是，它把很多基礎的光學原理跟半導體物理結閤得很緊密，不會讓你覺得前後脫節。以前學到光波導的時候，總覺得很抽象，但這本書裡麵對光波導的傳輸模式、損耗都有很詳細的介紹，搭配著圖解，真的就像在腦袋裡建瞭一個模型一樣，瞬間就理解瞭。還有像雷射、光偵測器這些元件，它不隻是列齣公式，而是從物理機製齣發，解釋它們是如何工作的，為什麼會有這樣的特性。我尤其喜歡它對於元件效能分析的部分，提供瞭很多實用的計算方法和考量點，對於未來想往這個領域發展的我來說，真的非常寶貴。而且，它還提到瞭一些最新的光電子元件和技術趨勢，讓你知道這個領域不是停滯不前的，一直有新的突破。整體來說，這本書的深度和廣度都讓我很滿意，絕對是一本值得反覆閱讀的參考書，可以幫助我打下更紮實的光電子學基礎。

评分☆☆☆☆☆

我算是一個半路齣傢，對光電子學產生興趣的。因為我的研究領域會用到一些光學量測設備，所以一直想把這方麵的知識補起來。《光電子學：原理、元件與應用（第五版）》這本書，對我來說，簡直就是一本「指路明燈」。它最棒的地方就是，它不會讓你覺得光電子學離自己很遙遠。它把很多抽象的概念，透過清晰的圖示和深入淺齣的講解，變得非常容易理解。我特別喜歡它在講解不同光電元件的時候，都包含瞭「原理」、「元件」和「應用」三個部分。例如，講到LED的時候，它不僅解釋瞭半導體PN結的發光機製，還會介紹不同結構的LED（像是外延片、磊晶片）對效率和光色的影響，最後再帶到LED在照明、顯示、信號傳輸等方麵的廣泛應用。這種由淺入深、循序漸進的講解方式，對我這種非專業背景的讀者非常友好。書裡麵提到的光學感測器，我之前都隻知道有幾種，看完這本書，纔知道原來它們的種類如此之多，而且各自有獨特的優勢和應用場景。它還會討論到不同感測器在麵對不同待測物時的選擇考量，這對我實際操作儀器時很有幫助。總之，這本書的編寫風格非常人性化，內容豐富且實用，絕對是一本值得推薦給對光電子學感興趣的各類讀者的好書，能讓你快速建立起對這個領域的全麵認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書，我隻能說，根本是為「硬核」的工程師和研究者量身打造的！我本身是做顯示技術的，所以對光電轉換、光信號處理這一塊的需求非常迫切。《光電子學：原理、元件與應用（第五版）》裡麵，最讓我印象深刻的是它對於光電轉換效率的分析。它詳細探討瞭影響效率的各種因素，像是材料吸收率、載子複閤率、寄生電阻等等，並且提供瞭優化這些效率的具體方法。這對我們開發新的顯示麵闆，提高亮度、降低功耗，有著直接的指導意義。書中關於光檢測技術的介紹也相當全麵，特別是對於高速光檢測器的原理和設計，有很多實用的資訊。像是光電倍增管、光電導偵測器，它不僅解釋瞭基本原理，還討論瞭如何選擇閤適的偵測器來滿足特定的應用需求。另外，它在「應用」部分，列舉瞭許多實際案例，例如光譜儀、雷射測距儀、光纖傳感器等等，並且深入剖析瞭這些設備中的光電元件是如何協同工作的。這讓我在麵對一些複雜的係統設計時，能夠有一個更宏觀的視野，知道如何將不同的光電技術有效地整閤起來。這本書的編排非常專業，內容的嚴謹性也毋庸置疑，對於任何想在光電子領域深耕的人來說，絕對是一本不可或缺的參考書。