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信息光子學：理論、技術與應用（簡體書）
商品資訊
系列名：經典譯叢·光學與光電子學
ISBN13：9787121419720
出版社：電子工業出版社
作者：(印)阿西特‧庫馬爾‧達塔
出版日：2021/09/01
裝訂／頁數：平裝／336頁
規格：24cm*17cm (高/寬)
版次：一版
商品簡介
作者簡介
目次
相關商品
商品簡介
本書是一本有關信息光子學的理論、技術與應用的專著。本書作者結合自己的研究實踐，從信息傳輸和信息處理這一視角介紹了光子的特性、關鍵技術和前沿應用。全書分為12章，主要內容包括：信息通信，光子學簡介，視覺、視覺感知、計算機視覺，用於光信息處理的光源和光電探測器，光子調製、存儲和顯示器件，變換域信息處理中的光子學，圖像的底層光子信息處理，光網絡通信中的光子學，光子計算，光子模式識別和智能處理，量子信息處理，以及納米光子學信息系統。
作者簡介
Asit Kumar Datta是印度加爾各答大學應用物理系即後來的應用光學與光子學系教授、系主任。獲該校電力電子學博士學位並作為講師開始了自己的職業生涯，1989年被任命為電力電子系教授，該系後來發展為新創建的應用光學與光子學系。Datta教授對電力電子學、控制儀器、光子學和光學計算有重要貢獻，完成了12項資助和贊助科研項目，已在印度國內和國際期刊上發表論文120餘篇，指導14名博士研究生取得博士學位。Datta教授是工程師協會，電子和電信工程師協會、印度光學學會，和印度照明工程師協會會員。他是巴黎，國際光學委員會（ICO）的印度代表，也是國際照明委員會（CIE）兩個分會的印度代表。
項鵬，1980年生，2008年在南京通信工程學院通信與信息系統專業獲得博士學位，2012年、2016年分別在清華大學電子工程系、南京航太航空大學電子信息工程學院兩次完成博士後科研工作。現就職於中國人民解放軍陸軍工程大學通信工程學院，主要從事光纖通信、微波光子和光電子學等領域本科生、研究生層次的一線教學與科研工作。項鵬在光通信與光信息技術領域具有很強的學科背景與學術理論功底。近年來獨立主持江蘇省自然科學基金、中國博士後科學基金、國防重點實驗室開放基金等科研項目，並作為主要項目成員參與了多項國家和軍內的科研項目的研究工作，尤其是在光通信網絡優化和基於微波光子學原理的射頻信號產生與處理方面頗有建樹，近年來在國內、外學術期刊發表學術論文60餘篇（發表在國際刊物，且被SCI檢索的20余篇），發明國家專利3項，獲得軍隊進步科技三等獎1項，出版專著1部。
項鵬，1980年生，2008年在南京通信工程學院通信與信息系統專業獲得博士學位，2012年、2016年分別在清華大學電子工程系、南京航太航空大學電子信息工程學院兩次完成博士後科研工作。現就職於中國人民解放軍陸軍工程大學通信工程學院，主要從事光纖通信、微波光子和光電子學等領域本科生、研究生層次的一線教學與科研工作。項鵬在光通信與光信息技術領域具有很強的學科背景與學術理論功底。近年來獨立主持江蘇省自然科學基金、中國博士後科學基金、國防重點實驗室開放基金等科研項目，並作為主要項目成員參與了多項國家和軍內的科研項目的研究工作，尤其是在光通信網絡優化和基於微波光子學原理的射頻信號產生與處理方面頗有建樹，近年來在國內、外學術期刊發表學術論文60餘篇（發表在國際刊物，且被SCI檢索的20余篇），發明國家專利3項，獲得軍隊進步科技三等獎1項，出版專著1部。
目次
目 錄
第1章 信息通信 1
1．1 信息 1
1．2 概率 2
1．2．1 隨機變數 3
1．2．2 條件概率與獨立性 3
1．2．3 累積分佈函數 4
1．2．4 概率密度函數 4
1．3 熵與信息 4
1．4 信息通信 6
1．5 信源編碼：無噪聲編碼 7
1．6 香農定理 8
1．6．1 香農第一基本定理 9
1．6．2 香農第二基本定理 10
1．7 通信通道 11
1．7．1 連續通道 11
1．7．2 帶限通道 13
1．7．3 高斯通道 14
1．8 信息檢測 15
1．8．1 貝葉斯準則 17
1．8．2 極小極大準則 17
1．8．3 Neyman-Pearson準則 17
1．9 信息估計 18
1．9．1 貝葉斯估計 18
1．9．2 最小最大值估計 19
1．9．3 最大似然估計 19
擴展閱讀 19
參考文獻 20
第2章 光子學簡介 22
2．1 信息和物理學 22
2．1．1 光子學 22
2．2 光子與光的本質 23
2．2．1 光子的特性 25
2．2．2 光速 27
2．2．3 光波在空間和時間上的相干性 28
2．3 電磁波傳播 30
2．3．1 麥克斯韋方程 30
2．3．2 電磁波動方程 32
2．4 電磁頻譜 36
2．4．1 紅外區 37
2．4．2 可見光區 38
2．4．3 紫外區 38
2．4．4 太赫茲波段 38
2．5 光學成像系統 38
2．5．1 成像的射線光學理論 39
2．5．2 波動光學：衍射和干涉 42
2．6 光與物質的相互作用 49
2．6．1 吸收 50
2．6．2 散射 50
2．7 光度成像 51
2．7．1 反射和陰影 51
擴展閱讀 51
參考文獻 52
第3章 視覺、視覺感知、計算機視覺 54
3．1 引言 54
3．1．1 人類視覺系統 54
3．2 視覺感知 62
3．2．1 感知規律 63
3．2．2 三維中的視覺 65
3．2．3 視覺感知的貝葉斯解釋 66
3．3 計算機視覺 67
3．3．1 圖像格式 68
3．3．2 圖像獲取 69
3．4 幾何圖元與變換 69
3．4．1 幾何圖元 69
3．4．2 幾何變換 71
擴展閱讀 75
參考文獻 75
第4章 用於光信息處理的光源和光電探測器 77
4．1 引言 77
4．2 半導體物理的相關知識 77
4．2．1 電流密度 79
4．2．2 光子器件的半導體材料 80
4．2．3 半導體結 81
4．2．4 量子阱結構 85
4．3 光源 87
4．3．1 光放大器 88
4．3．2 激光振盪器 93
4．3．3 發光二極管 96
4．3．4 半導體雷射器：注入型激光二極管 99
4．3．5 有機發光二極管(OLED) 103
4．3．6 光信息領域常見的雷射器 104
4．4 光電探測器 105
4．4．1 光電導器件 107
4．4．2 結型光電二極管 108
4．4．3 電荷耦合器件 111
4．4．4 矽光子器件 112
擴展閱讀 116
參考文獻 116
第5章 光子調製、存儲和顯示器件 120
5．1 光束調製的光子器件 120
5．1．1 電光效應 120
5．1．2 液晶空間光調製器 122
5．1．3 磁光空間光調製器 126
5．1．4 聲光調製器 128
5．1．5 用於光信號調製的變形反射鏡器件 129
5．2 光開關器件 130
5．2．1 標準具開關器件 131
5．2．2 自電光效應器件 132
5．3 三維光存儲 133
5．3．1 全息內存件 135
5．4 平板顯示器 137
5．4．1 液晶顯示器 139
5．4．2 LED和OLED顯示器 141
5．4．3 等離子顯示器 143
5．4．4 柔性平板顯示器 144
5．4．5 電泳和電子書顯示器 144
擴展閱讀 145
參考文獻 145
第6章 變換域信息處理中的光子學 147
6．1 引言 147
6．2 傅裡葉變換 147
6．2．1 傅裡葉變換的性質 148
6．2．2 離散傅裡葉變換 149
6．2．3 三維傅裡葉變換 151
6．2．4 對數-極坐標系中的傅裡葉變換 151
6．2．5 透鏡的傅裡葉變換特性 152
6．2．6 分數傅裡葉變換 153
6．3 哈特利變換 154
6．4 小波分析與小波變換 155
6．4．1 小波變換 156
6．4．2 二維小波變換與圖形處理 162
6．5 拉東變換 163
6．5．1 中心切片定理 164
6．6 霍夫變換 165
6．6．1 直線檢測 165
6．6．2 圓圈檢測 166
6．7 線性變換的光子學實現 167
6．7．1 小波變換的光子學實現 167
6．7．2 霍夫變換的光子學實現 168
擴展閱讀 169
參考文獻 170
第7章 圖像的底層光子信息處理 172
7．1 引言 172
7．2 底層影像處理 173
7．2．1 圖像點運算 173
7．2．2 圖像群運算 173
7．2．3 圖像鄰域處理 174
7．3 形態學運算 175
7．3．1 二值形態學影像處理 175
7．3．2 灰度形態學處理 176
7．3．3 基於光子技術的形態學處理 176
7．4 將圖像轉換為圖形的光子技術 178
7．4．1 深度圖像採集 179
7．4．2 圖像配準與影像綜合 179
7．4．3 光子學輪廓測定技術 181
7．4．4 光子學流量計量技術 186
擴展閱讀 188
參考文獻 189
第8章 光網絡通信中的光子學 191
8．1 光纖中的光傳輸 191
8．1．1 光纖 192
8．1．2 點到點光纖鏈路 198
8．1．3 長距離光子通信系統 200
8．2 自由空間光子通信 200
8．2．1 近地自由空間光子鏈路 201
8．3 光子通信網絡 202
8．3．1 波分複用(WDM) 205
8．3．2 摻鉺光纖放大器(EDFA) 211
8．4 光子安全網絡 212
8．4．1 相位與偏振加密 213
8．4．2 解密技術與差錯控制 213
8．4．3 光子圖像編碼技術 213
擴展閱讀 215
參考文獻 215
第9章 光子計算 218
9．1 引言 218
9．2 高速計算和並行處理的需求 218
9．2．1 單指令多資料流程(SIMD)體系結構 219
9．2．2 多指令多資料流程(MIMD)體系結構 220
9．2．3 流水線並行體系結構 220
9．3 電子計算機的局限性 221
9．3．1 物理限制 221
9．3．2 拓撲限制 221
9．3．3 體系結構的瓶頸 222
9．3．4 基本極限 222
9．4 光子計算 222
9．4．1 輸送量問題 224
9．5 數字光學 225
9．5．1 陣列邏輯、多值邏輯和可程序設計邏輯 225
9．6 光子多級互連 227
9．7 用於並行光子計算的數字系統 228
9．7．1 餘數數字系統 229
9．7．2 二進位數字字系統 230
9．7．3 帶符號位元數字系統 230
9．7．4 負二進位數字字系統及其變體 232
9．8 光子計算體系結構 235
9．8．1 光學陰影投射體系結構 235
9．8．2 基於光學陰影投射的統一算法和邏輯處理體系結構 237
9．8．3 基於卷積的乘法器體系結構 240
9．8．4 混合光子多元處理器 244
9．8．5 全光數字多元處理器 244
9．8．6 基於S-SEED的全光子多元處理器 245
擴展閱讀 246
參考文獻 246
第10章 光子模式識別和智能處理 250
10．1 引言 250
10．2 模式識別的相關濾波器 250
10．2．1 Vander Lugt相關器 250
10．3 頻域相關濾波器 251
10．3．1 相關性能評估指標 252
10．3．2 頻域相關濾波器的類型 254
10．3．3 混合數字-光子相關器 260
10．3．4 聯合變換相關器 260
10．4 智能光子處理 265
10．5 人工神經網絡(ANN) 265
10．5．1 ANN的訓練 267
10．5．2 線性模式分類器和多層感知器 268
10．5．3 無監督的ANN 272
10．5．4 ANN的光子實現 274
10．6 二維模式識別的聯想記憶模型 275
10．6．1 自動聯想記憶模型 276
10．6．2 異聯想記憶 281
10．6．3 光子異聯想記憶 284
10．6．4 贏家通吃(WTA)模式 285
擴展閱讀 287
參考文獻 288
第11章 量子信息處理 291
11．1 引言 291
11．2 符號與數學基礎 291
11．3 馮・諾依曼熵 293
11．4 量子比特 294
11．4．1 多個量子比特 295
11．4．2 量子比特的條件概率 296
11．4．3 量子比特的操作 297
11．4．4 量子比特的實現 297
11．5 糾纏態與光子糾纏 300
11．6 量子計算 301
11．6．1 量子邏輯門與電路 302
11．6．2 量子計算體系結構 305
11．7 量子通信 307
11．7．1 量子密碼學 307
11．7．2 量子隱形傳態 310
11．8 小結 311
擴展閱讀 312
參考文獻 312
第12章 納米光子學信息系統 315
12．1 引言 315
12．2 納米光子器件 315
12．2．1 光子晶體 316
12．2．2 等離子體 326
12．3 光子集成和納米光子學信息系統 331
擴展閱讀 333
參考文獻 334
第1章 信息通信 1
1．1 信息 1
1．2 概率 2
1．2．1 隨機變數 3
1．2．2 條件概率與獨立性 3
1．2．3 累積分佈函數 4
1．2．4 概率密度函數 4
1．3 熵與信息 4
1．4 信息通信 6
1．5 信源編碼：無噪聲編碼 7
1．6 香農定理 8
1．6．1 香農第一基本定理 9
1．6．2 香農第二基本定理 10
1．7 通信通道 11
1．7．1 連續通道 11
1．7．2 帶限通道 13
1．7．3 高斯通道 14
1．8 信息檢測 15
1．8．1 貝葉斯準則 17
1．8．2 極小極大準則 17
1．8．3 Neyman-Pearson準則 17
1．9 信息估計 18
1．9．1 貝葉斯估計 18
1．9．2 最小最大值估計 19
1．9．3 最大似然估計 19
擴展閱讀 19
參考文獻 20
第2章 光子學簡介 22
2．1 信息和物理學 22
2．1．1 光子學 22
2．2 光子與光的本質 23
2．2．1 光子的特性 25
2．2．2 光速 27
2．2．3 光波在空間和時間上的相干性 28
2．3 電磁波傳播 30
2．3．1 麥克斯韋方程 30
2．3．2 電磁波動方程 32
2．4 電磁頻譜 36
2．4．1 紅外區 37
2．4．2 可見光區 38
2．4．3 紫外區 38
2．4．4 太赫茲波段 38
2．5 光學成像系統 38
2．5．1 成像的射線光學理論 39
2．5．2 波動光學：衍射和干涉 42
2．6 光與物質的相互作用 49
2．6．1 吸收 50
2．6．2 散射 50
2．7 光度成像 51
2．7．1 反射和陰影 51
擴展閱讀 51
參考文獻 52
第3章 視覺、視覺感知、計算機視覺 54
3．1 引言 54
3．1．1 人類視覺系統 54
3．2 視覺感知 62
3．2．1 感知規律 63
3．2．2 三維中的視覺 65
3．2．3 視覺感知的貝葉斯解釋 66
3．3 計算機視覺 67
3．3．1 圖像格式 68
3．3．2 圖像獲取 69
3．4 幾何圖元與變換 69
3．4．1 幾何圖元 69
3．4．2 幾何變換 71
擴展閱讀 75
參考文獻 75
第4章 用於光信息處理的光源和光電探測器 77
4．1 引言 77
4．2 半導體物理的相關知識 77
4．2．1 電流密度 79
4．2．2 光子器件的半導體材料 80
4．2．3 半導體結 81
4．2．4 量子阱結構 85
4．3 光源 87
4．3．1 光放大器 88
4．3．2 激光振盪器 93
4．3．3 發光二極管 96
4．3．4 半導體雷射器：注入型激光二極管 99
4．3．5 有機發光二極管(OLED) 103
4．3．6 光信息領域常見的雷射器 104
4．4 光電探測器 105
4．4．1 光電導器件 107
4．4．2 結型光電二極管 108
4．4．3 電荷耦合器件 111
4．4．4 矽光子器件 112
擴展閱讀 116
參考文獻 116
第5章 光子調製、存儲和顯示器件 120
5．1 光束調製的光子器件 120
5．1．1 電光效應 120
5．1．2 液晶空間光調製器 122
5．1．3 磁光空間光調製器 126
5．1．4 聲光調製器 128
5．1．5 用於光信號調製的變形反射鏡器件 129
5．2 光開關器件 130
5．2．1 標準具開關器件 131
5．2．2 自電光效應器件 132
5．3 三維光存儲 133
5．3．1 全息內存件 135
5．4 平板顯示器 137
5．4．1 液晶顯示器 139
5．4．2 LED和OLED顯示器 141
5．4．3 等離子顯示器 143
5．4．4 柔性平板顯示器 144
5．4．5 電泳和電子書顯示器 144
擴展閱讀 145
參考文獻 145
第6章 變換域信息處理中的光子學 147
6．1 引言 147
6．2 傅裡葉變換 147
6．2．1 傅裡葉變換的性質 148
6．2．2 離散傅裡葉變換 149
6．2．3 三維傅裡葉變換 151
6．2．4 對數-極坐標系中的傅裡葉變換 151
6．2．5 透鏡的傅裡葉變換特性 152
6．2．6 分數傅裡葉變換 153
6．3 哈特利變換 154
6．4 小波分析與小波變換 155
6．4．1 小波變換 156
6．4．2 二維小波變換與圖形處理 162
6．5 拉東變換 163
6．5．1 中心切片定理 164
6．6 霍夫變換 165
6．6．1 直線檢測 165
6．6．2 圓圈檢測 166
6．7 線性變換的光子學實現 167
6．7．1 小波變換的光子學實現 167
6．7．2 霍夫變換的光子學實現 168
擴展閱讀 169
參考文獻 170
第7章 圖像的底層光子信息處理 172
7．1 引言 172
7．2 底層影像處理 173
7．2．1 圖像點運算 173
7．2．2 圖像群運算 173
7．2．3 圖像鄰域處理 174
7．3 形態學運算 175
7．3．1 二值形態學影像處理 175
7．3．2 灰度形態學處理 176
7．3．3 基於光子技術的形態學處理 176
7．4 將圖像轉換為圖形的光子技術 178
7．4．1 深度圖像採集 179
7．4．2 圖像配準與影像綜合 179
7．4．3 光子學輪廓測定技術 181
7．4．4 光子學流量計量技術 186
擴展閱讀 188
參考文獻 189
第8章 光網絡通信中的光子學 191
8．1 光纖中的光傳輸 191
8．1．1 光纖 192
8．1．2 點到點光纖鏈路 198
8．1．3 長距離光子通信系統 200
8．2 自由空間光子通信 200
8．2．1 近地自由空間光子鏈路 201
8．3 光子通信網絡 202
8．3．1 波分複用(WDM) 205
8．3．2 摻鉺光纖放大器(EDFA) 211
8．4 光子安全網絡 212
8．4．1 相位與偏振加密 213
8．4．2 解密技術與差錯控制 213
8．4．3 光子圖像編碼技術 213
擴展閱讀 215
參考文獻 215
第9章 光子計算 218
9．1 引言 218
9．2 高速計算和並行處理的需求 218
9．2．1 單指令多資料流程(SIMD)體系結構 219
9．2．2 多指令多資料流程(MIMD)體系結構 220
9．2．3 流水線並行體系結構 220
9．3 電子計算機的局限性 221
9．3．1 物理限制 221
9．3．2 拓撲限制 221
9．3．3 體系結構的瓶頸 222
9．3．4 基本極限 222
9．4 光子計算 222
9．4．1 輸送量問題 224
9．5 數字光學 225
9．5．1 陣列邏輯、多值邏輯和可程序設計邏輯 225
9．6 光子多級互連 227
9．7 用於並行光子計算的數字系統 228
9．7．1 餘數數字系統 229
9．7．2 二進位數字字系統 230
9．7．3 帶符號位元數字系統 230
9．7．4 負二進位數字字系統及其變體 232
9．8 光子計算體系結構 235
9．8．1 光學陰影投射體系結構 235
9．8．2 基於光學陰影投射的統一算法和邏輯處理體系結構 237
9．8．3 基於卷積的乘法器體系結構 240
9．8．4 混合光子多元處理器 244
9．8．5 全光數字多元處理器 244
9．8．6 基於S-SEED的全光子多元處理器 245
擴展閱讀 246
參考文獻 246
第10章 光子模式識別和智能處理 250
10．1 引言 250
10．2 模式識別的相關濾波器 250
10．2．1 Vander Lugt相關器 250
10．3 頻域相關濾波器 251
10．3．1 相關性能評估指標 252
10．3．2 頻域相關濾波器的類型 254
10．3．3 混合數字-光子相關器 260
10．3．4 聯合變換相關器 260
10．4 智能光子處理 265
10．5 人工神經網絡(ANN) 265
10．5．1 ANN的訓練 267
10．5．2 線性模式分類器和多層感知器 268
10．5．3 無監督的ANN 272
10．5．4 ANN的光子實現 274
10．6 二維模式識別的聯想記憶模型 275
10．6．1 自動聯想記憶模型 276
10．6．2 異聯想記憶 281
10．6．3 光子異聯想記憶 284
10．6．4 贏家通吃(WTA)模式 285
擴展閱讀 287
參考文獻 288
第11章 量子信息處理 291
11．1 引言 291
11．2 符號與數學基礎 291
11．3 馮・諾依曼熵 293
11．4 量子比特 294
11．4．1 多個量子比特 295
11．4．2 量子比特的條件概率 296
11．4．3 量子比特的操作 297
11．4．4 量子比特的實現 297
11．5 糾纏態與光子糾纏 300
11．6 量子計算 301
11．6．1 量子邏輯門與電路 302
11．6．2 量子計算體系結構 305
11．7 量子通信 307
11．7．1 量子密碼學 307
11．7．2 量子隱形傳態 310
11．8 小結 311
擴展閱讀 312
參考文獻 312
第12章 納米光子學信息系統 315
12．1 引言 315
12．2 納米光子器件 315
12．2．1 光子晶體 316
12．2．2 等離子體 326
12．3 光子集成和納米光子學信息系統 331
擴展閱讀 333
參考文獻 334
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