信息光子学 理阿西特·库马尔·达塔电子工业出版社9787121419720 光子高等学校教材本科及以上蔚蓝书店 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书是一本有关信息光子学的理论、技术与应用的专著。本书作者结合自己的研究实践，从信息传输和信息处理这一视角介绍了光子的特性、关键技术和前沿应用。全书分为12章，主要内容包括：信息通信，光子学简介，视觉、视觉感知、计算机视觉，用于光信息处理的光源和光电探测器，光子调制、存储和显示器件，变换域信息处理中的光子学，图像的底层光子信息处理，光网络通信中的光子学，光子计算，光子模式识别和智能处理，量子信息处理，以及纳米光子学信息系统。

目 录

第1章 信息通信 1

1.1 信息 1

1.2 概率 2

1.2.1 变量 3

1.2.2 条件概率与独立 3

1.2.3 累积分布函数 4

1.2.4 概率密度函数 4

1.3 熵与信息 4

1.4 信息通信 6

1.5 信源编码：无噪声编码 7

1.6 香农定理 8

1.6.1 香农基本定理 9

1.6.2 香农基本定理 10

1.7 通信信道 11

1.7.1 连续信道 11

1.7.2 带限信道 13

1.7.3 高斯信道 14

1.8 信息检测 15

1.8.1 贝叶斯准则 17

1.8.2 极小极大准则 17

1.8.3 Neyman-Pearson准则 17

1.9 信息估计 18

1.9.1 贝叶斯估计 18

1.9.2 小大值估计 19

1.9.3 大似然估计 19

扩展阅读 19

参考文献 20

第2章 光子学简介 22

2.1 信息和物理学 22

2.1.1 光子学 22

2.2 光子与光的本质 23

2.2.1 光子的特 25

2.2.2 光速 27

2.2.3 光波在空间和时间上的相干 28

2.3 电磁波传播 30

2.3.1 麦克斯韦方程 30

2.3.2 电磁波动方程 32

2.4 电磁频谱 36

2.4.1 红外区 37

2.4.2 可见光区 38

2.4.3 紫外区 38

2.4.4 太赫兹波段 38

2.5 光学成像系统 38

2.5.1 成像的射线光学理论 39

2.5.2 波动光学：衍射和干涉 42

2.6 光与物质的相互作用 49

2.6.1 吸收 50

2.6.2 散射 50

2.7 光度成像 51

2.7.1 反射和阴影 51

扩展阅读 51

参考文献 52

第3章 视觉、视觉感知、计算机视觉 54

3.1 引言 54

3.1.1 人类视觉系统 54

3.2 视觉感知 62

3.2.1 感知规律 63

3.2.2 三维中的视觉 65

3.2.3 视觉感知的贝叶斯解释 66

3.3 计算机视觉 67

3.3.1 图像格式 68

3.3.2 图像获取 69

3.4 几何图元与变换 69

3.4.1 几何图元 69

3.4.2 几何变换 71

扩展阅读 75

参考文献 75

第4章 用于光信息处理的光源和光电探测器 77

4.1 引言 77

4.2 半导体物理的相关知识 77

4.2.1 电流密度 79

4.2.2 光子器件的半导体材料 80

4.2.3 半导体结 81

4.2.4 量子阱结构 85

4.3 光源 87

4.3.1 光放大器 88

4.3.2 激光振荡器 93

4.3.3 发光二极管 96

4.3.4 半导体激光器：注入型激光二极管 99

4.3.5 有机发光二极管(OLED) 103

4.3.6 光信息领域常见的激光器 104

4.4 光电探测器 105

4.4.1 光电导器件 107

4.4.2 结型光电二极管 108

4.4.3 电荷耦合器件 111

4.4.4 硅光子器件 112

扩展阅读 116

参考文献 116

第5章 光子调制、存储和显示器件 120

5.1 光束调制的光子器件 120

5.1.1 电光效应 120

5.1.2 液晶空间光调制器 122

5.1.3 磁光空间光调制器 126

5.1.4 声光调制器 128

5.1.5 用于光信号调制的变形反射镜器件 129

5.2 光开关器件 130

5.2.1 标准具开关器件 131

5.2.2 自电光效应器件 132

5.3 三维光存储 133

5.3.1 全息存储器件 135

5.4 板显示器 137

5.4.1 液晶显示器 139

5.4.2 LED和OLED显示器 141

5.4.3 等离子显示器 143

5.4.4 柔板显示器 144

5.4.5 电泳和电子书显示器 144

扩展阅读 145

参考文献 145

第6章 变换域信息处理中的光子学 147

6.1 引言 147

6.2 傅里叶变换 147

6.2.1 傅里叶变换的质 148

6.2.2 离散傅里叶变换 149

6.2.3 三维傅里叶变换 151

6.2.4 对数-极坐标系中的傅里叶变换 151

6.2.5 透镜的傅里叶变换特 152

6.2.6 分数傅里叶变换 153

6.3 哈特利变换 154

6.4 小波分析与小波变换 155

6.4.1 小波变换 156

6.4.2 二维小波变换与图形处理 162

6.5 拉东变换 163

6.5.1 中心切片定理 164

6.6 霍夫变换 165

6.6.1 直线检测 165

6.6.2 圆圈检测 166

6.7 线变换的光子学实现 167

6.7.1 小波变换的光子学实现 167

6.7.2 霍夫变换的光子学实现 168

扩展阅读 169

参考文献 170

第7章 图像的底层光子信息处理 172

7.1 引言 172

7.2 底层图像处理 173

7.2.1 图像点运算 173

7.2.2 图像群运算 173

7.2.3 图像邻域处理 174

7.3 形态算 175

7.3.1 二值形态学图像处理 175

7.3.2 灰度形态学处理 176

7.3.3 基于光子技术的形态学处理 176

7.4 将图像转换为图形的光子技术 178

7.4.1 深度图像采集 179

7.4.2 图像配准与影像综合 179

7.4.3 光子学轮廓测定技术 181

7.4.4 光子学流量计量技术 186

扩展阅读 188

参考文献 189

第8章 光网络通信中的光子学 191

8.1 光纤中的光传输 191

8.1.1 光纤 192

8.1.2 点到点光纤链路 198

8.1.3 长距离光子通信系统 200

8.2 自由空间光子通信 200

8.2.1 地自由空间光子链路 201

8.3 光子通信网络 202

8.3.1 波分复用(WDM) 205

8.3.2 掺铒光纤放大器(EDFA) 211

8.4 光子网络 212

8.4.1 相位与偏振加密 213

8.4.2 解密技术与差错控制 213

8.4.3 光子图像编码技术 213

扩展阅读 215

参考文献 215

第9章 光子计算 218

9.1 引言 218

9.2 高速计算和并行处理的需求 218

9.2.1 单指令多数据流(SIMD)体系结构 219

9.2.2 多指令多数据流(MIMD)体系结构 220

9.2.3 流水线并行体系结构 220

9.3 电子计算机的局限 221

9.3.1 物理限制 221

9.3.2 拓扑限制 221

9.3.3 体系结构的瓶颈 222

9.3.4 基本极限 222

9.4 光子计算 222

9.4.1 吞吐量问题 224

9.5 数字光学 225

9.5.1 阵列逻辑、多值逻辑和可编程逻辑 225

9.6 光子多级互连 227

9.7 用于并行光子计算的数字系统 228

9.7.1 余数数字系统 229

9.7.2 制数字系统 230

9.7.3 带符号位数字系统 230

9.7.4 负制数字系统及其变体 232

9.8 光子计算体系结构 235

9.8.1 光学阴影投射体系结构 235

9.8.2 基于光学阴影投射的统一算法和逻辑处理体系结构 237

9.8.3 基于卷积的乘法器体系结构 240

9.8.4 混合光子多元处理器 244

9.8.5 全光数字多元处理器 244

9.8.6 基于S-SEED的全光子多元处理器 245

扩展阅读 246

参考文献 246

第10章 光子模式识别和智能处理 250

10.1 引言 250

10.2 模式识别的相关滤波器 250

10.2.1 Vander Lugt相关器 250

10.3 频域相关滤波器 251

10.3.1 相关能评估指标 252

10.3.2 频域相关滤波器的类型 254

10.3.3 混合数字-光子相关器 260

10.3.4 联合变换相关器 260

10.4 智能光子处理 265

10.5 人工神经网络(ANN) 265

10.5.1 ANN的训练 267

10.5.2 线模式分类器和多层感知器 268

10.5.3 无监督的ANN 272

10.5.4 ANN的光子实现 274

10.6 二维模式识别的联想记忆模型 275

10.6.1 自动联想记忆模型 276

10.6.2 异联想记忆 281

10.6.3 光子异联想记忆 284

10.6.4 赢家通吃(WTA)模式 285

扩展阅读 287

参考文献 288

第11章 量子信息处理 291

11.1 引言 291

11.2 符号与数学基础 291

11.3 冯·诺依曼熵 293

11.4 量子比特 294

11.4.1 多个量子比特 295

11.4.2 量子比特的条件概率 296

11.4.3 量子比特的操作 297

11.4.4 量子比特的实现 297

11.5 纠缠态与光子纠缠 300

11.6 量子计算 301

11.6.1 量子逻辑门与电路 302

11.6.2 量子计算体系结构 305

11.7 量子通信 307

11.7.1 量子密码学 307

11.7.2 量子隐形传态 310

11.8 小结 311

扩展阅读 312

参考文献 312

第12章 纳米光子学信息系统 315

12.1 引言 315

12.2 纳米光子器件 315

12.2.1 光子晶体 316

12.2.2 等离子体 326

12.3 光子集成和纳米光子学信息系统 331

扩展阅读 333

参考文献 334

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书籍介绍

本书是一本有关信息光子学的理论、技术与应用的专著。本书作者结合自己的研究实践，从信息传输和信息处理这一视角介绍了光子的特性、关键技术和前沿应用。全书分为12章，主要内容包括：信息通信，光子学简介，视觉、视觉感知、计算机视觉，用于光信息处理的光源和光电探测器，光子调制、存储和显示器件，变换域信息处理中的光子学，图像的底层光子信息处理，光网络通信中的光子学，光子计算，光子模式识别和智能处理，量子信息处理，以及纳米光子学信息系统。