主动式调制激光光源设计及其在成像中的应用

图书信息

作者：刘宇,于淼著著

出版社：中国纺织出版社

定价：99.90

ISBN：9787522935256

出版时间：2025-12-01

分类：图书,行业职业,自然科学,地震

商品介绍

目录

1 激光器作为主动式光源的理论基础

1.1 不同类型光源的特性对比与优势

1.1.1 光源分类与基本定义

1.1.2 发光机制的本质差异

1.1.3 不同类型光源的关键特性对比

1.1.4 主动式光源的核心优势

1.1.5 挑战与发展趋势

1.2 激光器的物理机制

1.2.1 原子能级结构与光和物质的相互作用基础

1.2.2 热平衡状态下的粒子数分布规律

1.2.3 粒子数反转的实现机制与泵浦方式

1.2.4 受激辐射的相干特性与光放大原理

1.2.5 粒子数反转的动力学过程与速率方程

1.2.6 粒子数反转与受激辐射的协同作用机制

1.3 波长多样性原理：能级跃迁与非线性和频/差频技术

1.3.1 能级跃迁的波长产生基础理论

1.3.2 非线性和频与差频技术的物理机制

1.3.3 波长多样性的复合实现方法

1.3.4 波长多样性在微光与关联成像中的应用原理

1.4 主动调制的时—频—空域的光场调控模型

1.4.1 光场的基本数学描述与调制原理

1.4.2 时域、频域与空域的调制模型

1.4.3 光场调控模型在成像中的应用与拓展

2 多波长主动调制激光器的设计与实现

2.1 可调谐激光器的核心组件与技术路线

2.1.1 半导体可调谐激光器的核心组件与技术路线

2.1.2 固体可调谐激光器的核心组件

2.1.3 三类可调谐激光器的技术对比与选型准则

2.2 动态调制技术：强度、频率、相位协同调控方案

2.2.1 单维度动态调制技术原理

2.2.2 多维度协同调控机制

2.3 功率稳定性、散热与噪声抑制的系统集成挑战

2.3.1 功率稳定性控制技术

2.3.2 散热设计理论与技术实现

2.3.3 噪声抑制技术体系

3 主动光源在微光成像中的关键作用

3.1 微光成像的物理极限与主动照明增强原理

3.1.1 光子计数统计涨落与信噪比理论下限

3.1.2 主动照明的光子增益机制

3.2 可见光—近红外的穿透性与噪声抑制

3.2.1 大气窗口与水体传输特性对波长的约束

3.2.2 近红外波段的生物组织穿透深度

3.3 基于调制编码策略的同步探测技术

3.3.1 脉冲编码调制的时间门控成像原理

3.3.2 伪随机序列调制的互相关检测算法

3.4 应用案例

3.4.1 激光辅助的天文微弱目标成像

3.4.2 蓝绿激光穿透浑浊水体的实时三维重建水下成像

3.4.3 近红外激光低损伤微血管观测的生物活体成像

4 关联成像技术中的主动光源设计与应用

4.1 关联成像的核心原理

4.1.1 经典关联成像的强度涨落关联理论

4.1.2 量子关联成像的纠缠光子对符合计数机制

4.2 光源特性对成像质量的影响

4.2.1 空间相干长度对散斑场统计特性的影响

4.2.2 光源带宽与成像分辨率的不确定性关系

4.3 主动调制优化方案

4.3.1 空间光调制器调制形成散斑场

4.3.2 压缩感知关联成像的采样效率提升

4.4 应用案例

4.4.1 应用于生物组织内部结构重建的穿透散射介质成像

4.4.2 应用于单光子水平下的超分辨探测的量子关联成像

5 多波长—多模态联合成像系统

5.1 多波段激光融合成像的理论框架

5.1.1 多波段激光成像基础理论

5.1.2 多模态成像融合基本原理

5.1.3 多波段激光融合成像数学模型

5.1.4 系统性能评估理论体系

5.2 基于波长复用技术的光谱编码与信息解耦算法

5.2.1 光谱编码基础理论与技术实现

5.2.2 信息解耦算法核心机制

5.2.3 波长复用系统性能优化策略

5.2.4 波长复用技术的典型应用与案例分析

5.3 系统设计实例

5.3.1 应用场景与需求分析

5.3.2 硬件架构设计与选型

5.3.3 软件算法设计与实现

5.3.4 系统集成与测试验证

5.4 分辨率、信噪比与实时性平衡

5.4.1 分辨率、信噪比与实时性的相互制约机制

5.4.2 多参数协同优化提升系统综合性能的策略

5.4.3 不同应用场景下性能指标的权衡与取舍

6 技术挑战与未来应用拓展

6.1 当前技术瓶颈

6.1.1 硬件性能与稳定性瓶颈

6.1.2 软件算法的适应性与效率瓶颈

6.2 前沿研究方向

6.2.1 量子技术赋能多波长成像突破

6.2.2 智能算法驱动的动态性能优化

6.2.3 新型材料革新多波长成像硬件

6.2.4 跨学科融合拓展成像应用边界

6.2.5 多模态协同提升成像综合性能

6.3 新兴应用场景

6.3.1 深空探测与天文观测中的光谱解析增强

6.3.2 生物医学显微成像的多模态信息获取

6.3.3 脑科学领域中穿透颅骨的非侵入神经活动成像技术突破

6.3.4 深地勘探中激光关联成像联合地下资源反演技术应用

6.3.5 生物医学显微成像的多模态信息获取

参考文献

内容简介

本书系统构建了主动式调制激光光源从理论基础到工程实现、从单一技术到多模态融合的完整研究体系。第1章梳理了激光物理的核心原理，更针对主动调制的特殊性，推导了光场调控与成像质量的定量关系。第2章聚焦多波长主动调制激光器的设计与实现，构建了“核心组件—动态调制—系统集成”的技术体系。第3章探讨主动光源在激光成像中的关键作用。第4章针对关联成像技术，对比分析了经典与量子关联成像的原理差异，提出了基于空间光调制器与压缩感知的优化方案。第5章进一步拓展至多波长—多模态联合成像系统，建立了多波段激光融合的理论框架与数学模型，提出了基于波长复用的光谱编码与信息解耦算法。第6章系统梳理了当前技术瓶颈与未来方向，为主动式调制激光光源技术的发展提供了前瞻性指引。本书既注重理论模型的严谨性，又强调工程实践的可行性，形成了兼具学术深度与应用价值的研究成果。

作者简介

刘宇，长春理工大学光学博士毕业，现为吉林工程技术师范学院讲师。在国内外核心期刊发表多篇论文，出版《全固态双波长窄线宽激光器》等著作。

于淼，长春理工大学光学博士毕业，现为吉林工程技术师范学院讲师。在国内外核心期刊发表多篇论文。