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主動式調製激光光源設計及其在成像中的應用

  • 作者：劉宇//于淼|責編:史岩//段子君
  • 出版社：中國紡織
  • ISBN：9787522935256
  • 出版日期：2025/12/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：162
人民幣：RMB 99.9 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統構建了主動式調製激光光源從理論基礎到工程實現、從單一技術到多模態融合的完整研究體系。第1章梳理了激光物理的核心原理，更針對主動調製的特殊性，推導了光場調控與成像質量的定量關係。第2章聚焦多波長主動調製激光光源的設計與實現，構建了「核心組件—動態調製—系統集成」的技術體系。第3章探討主動光源在激光成像中的關鍵作用。第4章針對關聯成像技術，對比分析了經典與量子關聯成像的原理差異，提出了基於空間光調製器與壓縮感知的優化方案。第5章進一步拓展至多波長—多模態聯合成像系統，建立了多波段激光融合的理論框架與數學模型，提出了基於波長復用的光譜編碼與信息解耦演算法。第6章系統梳理了當前技術瓶頸與未來方向，為主動式調製激光光源技術的發展提供了前瞻性指引。本書既注重理論模型的嚴謹性，又強調工程實踐的可行性，形成了兼具學術深度與應用價值的研究成果。
作者介紹
劉宇//于淼|責編:史岩//段子君
目錄
1  激光器作為主動式光源的理論基礎
  1.1  不同類型光源的特性對比與優勢
    1.1.1  光源分類與基本定義
    1.1.2  發光機制的本質差異
    1.1.3  不同類型光源的關鍵特性對比
    1.1.4  主動式光源的核心優勢
    1.1.5  挑戰與發展趨勢
  1.2  激光器的物理機制
    1.2.1  原子能級結構與光和物質的相互作用基礎
    1.2.2  熱平衡狀態下的粒子數分佈規律
    1.2.3  粒子數反轉的實現機制與泵浦方式
    1.2.4  受激輻射的相干特性與光放大原理
    1.2.5  粒子數反轉的動力學過程與速率方程
    1.2.6  粒子數反轉與受激輻射的協同作用機制
  1.3  波長多樣性原理：能級躍遷與非線性和頻/差頻技術
    1.3.1  能級躍遷的波長產生基礎理論
    1.3.2  非線性和頻與差頻技術的物理機制
    1.3.3  波長多樣性的複合實現方法
    1.3.4  波長多樣性在微光與關聯成像中的應用原理
  1.4  主動調製的時—頻—空域的光場調控模型
    1.4.1  光場的基本數學描述與調製原理
    1.4.2  時域、頻域與空域的調製模型
    1.4.3  光場調控模型在成像中的應用與拓展
2  多波長主動調製激光器的設計與實現
  2.1  可調諧激光器的核心組件與技術路線
    2.1.1  半導體可調諧激光器的核心組件與技術路線
    2.1.2  固體可調諧激光器的核心組件
    2.1.3  三類可調諧激光器的技術對比與選型準則
  2.2  動態調製技術：強度、頻率、相位協同調控方案
    2.2.1  單維度動態調製技術原理
    2.2.2  多維度協同調控機制
  2.3  功率穩定性、散熱與雜訊抑制的系統集成挑戰
    2.3.1  功率穩定性控制技術
    2.3.2  散熱設計理論與技術實現
    2.3.3  雜訊抑制技術體系
3  主動光源在微光成像中的關鍵作用
  3.1  微光成像的物理極限與主動照明增強原理
    3.1.1  光子計數統計漲落與信噪比理論下限
    3.1.2  主動照明的光子增益機制
  3.2  可見光—近紅外的穿透性與雜訊抑制
    3.2.1  大氣窗口與水體傳輸特性對波長的約束
    3.2.2  近紅外波段的生物組織穿透深度
  3.3  基於調製編碼策略的同步探測技術
    3.3.1  脈衝編碼調製的時間門控成像原理
    3.3.2  偽隨機序列調製的互相關檢測演算法
  3.4  應用案例
    3.4.1  激光輔助的天文微弱目標成像
    3.4.2  藍綠激光穿透渾濁水體的實時三維重建水下成像
    3.4.3  近紅外激光低損傷微血管觀測的生物活體成像
4  關聯成像技術中的主動光源設計與應用

  4.1  關聯成像的核心原理
    4.1.1  經典關聯成像的強度漲落關聯理論
    4.1.2  量子關聯成像的糾纏光子對符合計數機制
  4.2  光源特性對成像質量的影響
    4.2.1  空間相干長度對散斑場統計特性的影響
    4.2.2  光源帶寬與成像解析度的不確定性關係
  4.3  主動調製優化方案
    4.3.1  空間光調製器調製形成散斑場
    4.3.2  壓縮感知關聯成像的採樣效率提升
  4.4  應用案例
    4.4.1  應用於生物組織內部結構重建的穿透散射介質成像
    4.4.2  應用於單光子水平下的超分辨探測的量子關聯成像
5  多波長—多模態聯合成像系統
  5.1  多波段激光融合成像的理論框架
    5.1.1  多波段激光成像基礎理論
    5.1.2  多模態成像融合基本原理
    5.1.3  多波段激光融合成像數學模型
    5.1.4  系統性能評估理論體系
  5.2  基於波長復用技術的光譜編碼與信息解耦演算法
    5.2.1  光譜編碼基礎理論與技術實現
    5.2.2  信息解耦演算法核心機制
    5.2.3  波長復用系統性能優化策略
    5.2.4  波長復用技術的典型應用與案例分析
  5.3  系統設計實例
    5.3.1  應用場景與需求分析
    5.3.2  硬體架構設計與選型
    5.3.3  軟體演算法設計與實現
    5.3.4  系統集成與測試驗證
  5.4  解析度、信噪比與實時性平衡
    5.4.1  解析度、信噪比與實時性的相互制約機制
    5.4.2  多參數協同優化提升系統綜合性能的策略
    5.4.3  不同應用場景下性能指標的權衡與取捨
6  技術挑戰與未來應用拓展
  6.1  當前技術瓶頸
    6.1.1  硬體性能與穩定性瓶頸
    6.1.2  軟體演算法的適應性與效率瓶頸
  6.2  前沿研究方向
    6.2.1  量子技術賦能多波長成像突破
    6.2.2  智能演算法驅動的動態性能優化
    6.2.3  新型材料革新多波長成像硬體
    6.2.4  跨學科融合拓展成像應用邊界
    6.2.5  多模態協同提升成像綜合性能
  6.3  新興應用場景
    6.3.1  深空探測與天文觀測中的光譜解析增強
    6.3.2  生物醫學顯微成像的多模態信息獲取
    6.3.3  腦科學領域中穿透顱骨的非侵入神經活動成像技術突破
    6.3.4  深地勘探中激光關聯成像聯合地下資源反演技術應用
    6.3.5  生物醫學顯微成像的多模態信息獲取
參考文獻

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