光子学在生态环境中的应用

本书整理了国内外生态光子学领域工作的*新进展，并结合作者团队的*新研究成果，介绍了光子学在生态环境中的前沿应用，主要阐述了如何通过光子学和光学方法获取、处理和监测大气、水文、土壤、生物等生态信息指标，展示了生态光子学技术在新型交叉研究领域的学科内涵和重要应用。

前言
第1章光电探测技术在大气生态环境原位监测中的应用1
1.1大气颗粒物污染物激光在线探测技术1
1.2大气有害气体光谱在线监测技术4
1.2.1吸收光谱技术物质检测理论基础4
1.2.2差分吸收光谱技术6
1.2.3可调谐二极管激光吸收光谱技术7
1.2.4吸收光谱技术大气污染监测应用8
1.3基于激光技术的大气碳循环中碳同位素的在线监测10
参考文献12
第2章能见度仪的测量原理、结构及发展趋势15
2.1大气对光辐射的吸收与散射15
2.2能见度仪测量原理17
2.2.1透射式能见度仪工作原理17
2.2.2前向散射式能见度仪工作原理17
2.2.3后射式能见度仪工作原理18
2.3能见度测量中的光学矫正19
2.3.1发射器的发散角矫正20
2.3.2接收端视场矫正22
2.4能见度测量原理的扩展应用25
2.5能见度仪发展趋势27
参考文献28
第3章应用于生态信息监测的光探测芯片与器件30
3.1光探测器的基本原理30
3.2典型半导体光探测器33
3.3可集成的光波导探测器37
3.4光电倍增管38
3.4.1基本结构39
3.4.2光电倍增管的应用41
3.4.3国内外研究现状43
参考文献44
第4章分子生态学表面等离子激元共振技术46
4.1绪论46
4.2表面等离子体激元基本知识46
4.2.1金属德鲁德(Drude)模型46
4.2.2表面等离子体的色散关系47
4.2.3表面等离子波的激发方式50
4.3表面等离子体生物传感器的应用52
4.3.1生物传感器性能评价指标53
4.3.2棱镜耦合型生物传感器54
4.3.3光栅耦合型生物传感器56
4.3.4波导耦合型生物传感器58
4.4总结与展望59
参考文献59
第5章光纤传感技术在生态中的应用61
5.1分布式光纤传感技术61
5.1.1基于布里渊散射的分布式传感监测技术63
5.1.2基于瑞利散射的分布式传感监测技术65
5.1.3基于拉曼散射的分布式传感监测技术67
5.2基于光纤布拉格光栅传感技术68
5.3基于微纳光纤的传感技术71
5.3.1微纳光纤71
5.3.2基于微纳光纤的海水盐度传感72
参考文献78
第6章注入锁频技术在大气风场监测及温室气体检测中的应用81
6.1注入锁频基本理论81
6.1.1注入锁频原理81
6.1.2注入锁频的注入功率82
6.1.3种子注入的模式匹配83
6.2注入锁频激光器结构组成86
6.2.1单频种子激光器86
6.2.2脉冲运转从激光器87
6.2.3注入耦合系统89
6.3注入锁频激光器在大气风场监测中的应用90
6.4注入锁频激光器在大气温室气体检测中的应用92
参考文献93
第7章非高斯关联部分相干光束在大气光通信中的应用96
7.1部分相干理论96
7.1.1互相干函数97
7.1.2交叉谱密度98
7.1.3部分相干偏振统一理论99
7.2非高斯关联部分相干光束模型100
7.2.1非均匀厄米高斯相干光束模型100
7.2.2拉盖尔高斯谢尔模阵列光束模型103
7.3多sinc谢尔模光束在大气湍流中的传输特性106
7.4本章小结110
参考文献111
第8章用于光学生物传感及探测器的导模共振分析113
8.1亚波长光栅113
8.2导模共振效应114
8.3导模共振条件117
8.4共振结构的波导分析119
8.5共振波的相位分析123
8.6一种双面亚波长光栅折射率传感器124
8.7本章小结134
参考文献134
第9章差分吸收激光雷达技术在大气温室气体检测中的应用136
9.1差分吸收激光雷达基本原理136
9.2主要温室气体成分及特性141
9.2.1大气中主要温室气体及其影响141
9.2.2温室气体特征数据库和成分识别144
9.3典型温室气体差分吸收激光雷达功能结构148
参考文献151
后记154