準相位匹配技術及其應用 劉濤 9787512353947 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉濤 著

圖書標籤:

• 光學
• 非綫性光學
• 準相位匹配
• 激光
• 材料科學
• 光子學
• 衍射
• 周期極化
• 應用光學
• 波導

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512353947

商品編碼：29293923970

包裝：平裝

齣版時間：2013-11-01

基本信息

書名：準相位匹配技術及其應用

定價：20.00元

作者：劉濤

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2013-11-01

ISBN：9787512353947

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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準相位匹配（QPM）技術是一種通過對光學晶體非綫性極化率進行周期性調製來補償由於摺射率色散所造成的光波之間相位失配的技術，具有非綫性轉換效率高、可利用晶體的通光範圍、非綫性作用響應時間極短（飛秒量級）、對光信號的速率和調製格式完全透明等優點，因此在全光波長轉換、光開關、光學參量放大過程、太赫茲波等諸多領域都有著重要的應用價值。針對準相位匹配技術及其應用這一課題，《準相位匹配技術及其應用》通過理論和數值的分析方法，對利用準相位匹配晶體（PPLN）實現光學參量放大和全光波長轉換進行瞭深入的研究。

內容提要

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準相位匹配技術在光縴通信、非綫性光學和固體激光器等領域都有著重要的應用。劉濤編著的《準相位匹配技術及其應用》闡述瞭利用準相位匹配技術實現光學參量放大和全光波長轉換的一些研究成果，主要內容包括準相位匹配技術的基本原理、基於準相位匹配技術的光學參量放大和全光波長轉換的研究進展、非共綫光學參量放大器的調諧帶寬、非共綫光學參量放大器的光譜帶寬和參量增益、基於分段結構周期極化鈮酸鋰晶體的全光波長轉換器。
　　《準相位匹配技術及其應用》可作為普通高等院校通信與信息係統、光學工程等相關專業的教學用書，還可作為光縴通信、非綫性光學、光學材料、激光器等領域從事非綫性光學工作的研究人員和工程技術人員的參考用書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《光學非綫性新視野：基於準相位匹配技術的精密調控與前沿應用》 引言： 在光與物質相互作用的廣袤領域中，非綫性光學扮演著至關重要的角色，它賦予瞭光以新的生命，使其能夠被調控、轉換，並實現前所未有的功能。而準相位匹配（Quasi-Phase Matching, QPM）技術，作為一種革命性的非綫性光學方法，以其獨特的優勢，極大地推動瞭非綫性光學器件的設計與性能提升，為眾多前沿科學研究和技術應用打開瞭新的大門。本書旨在深入探討準相位匹配技術的核心原理、實現方式、關鍵材料以及在激光、通信、成像、傳感等多個領域的廣泛應用，為光學科研人員、工程師以及相關專業學生提供一份全麵而深入的參考。 第一部分：準相位匹配技術的基本原理與實現 1. 非綫性光學基礎迴顧： 二階非綫性效應： 詳細介紹二階非綫性效應（如二次諧波産生SHG、三次諧波産生THG、光學參量放大OPA、光學參量振蕩OPO、電光效應等）的物理機製，闡述其與材料極化強度和電場強度的關係。 相位匹配的重要性： 解釋為何在非綫性相互作用中，相位匹配是實現高效能量轉換的關鍵。深入剖析傳統的同期相位匹配（SPM）技術及其局限性，如對晶體結構、溫度、角度的嚴格要求，以及在特定波段或特殊材料中實現難度的挑戰。 準相位匹配的誕生與優勢： 引入準相位匹配的概念，闡明其通過周期性地翻轉非綫性介質的非綫性係數符號，從而補償相位失配，實現高效能量耦閤的原理。重點突齣QPM相比於SPM的四大優勢： 靈活選擇相互作用波長： QPM不再受限於晶體的自然雙摺射，使得任意輸入光波長都可以在特定周期結構中實現高效轉換，極大地拓展瞭非綫性光學應用的波長範圍。 利用材料固有高非綫性係數： 很多具有高二階非綫性係數的材料（如LiNbO3、KTP等）在天然晶體中由於晶體結構原因難以實現SPM，但QPM技術使其得以充分發揮其優勢。 器件小型化與集成化： QPM器件通常采用周期性極化（PP）材料製作，易於加工成小型化的光波導或塊狀晶體，有利於集成到更復雜的係統中。 極高的轉換效率： 在閤適的周期結構和材料下，QPM技術可以實現極高的非綫性光學轉換效率，甚至接近理論極限。 2. 周期性極化（Periodic Poling）技術： 周期性極化材料的製備： 詳細介紹製備周期性極化材料的各種工藝，包括： 電脈衝翻轉法（Electric Field Poling）： 這是目前最常用、最成熟的方法，尤其適用於LiNbO3等鐵電晶體。詳細闡述電場翻轉的物理過程，包括電極設計、電解液選擇、電壓脈衝參數控製、翻轉溫度等影響因素。 激光誘導翻轉法： 介紹利用高強度激光誘導材料局部極化方嚮翻轉的技術，適用於某些特殊材料或微納結構的製備。 化學方法（如共沉澱法、溶膠-凝膠法）： 探討通過化學閤成手段製備具有周期性極化結構的粉末或薄膜材料。 固相反應法： 描述通過高溫固相反應誘導材料極化方嚮有序排列的方法。 周期性結構的設計與優化： 周期長度的計算： 基於相位匹配條件，詳細推導不同非綫性過程（SHG, SFG, OPO等）下所需的周期長度計算公式，並解釋其與泵浦波長、信號波長、閑置波長以及材料色散的關係。 周期性極化圖案的設計： 除瞭簡單的周期性條紋，還介紹多周期、啁啾周期、三維周期等復雜圖案的設計，以及它們如何實現更精細的波長選擇、帶寬控製或實現更復雜的功能。 迎角（Angle-matching）與溫控（Temperature-matching）的協同： 解釋在QPM器件中，有時仍需要進行小角度調整或溫度控製來進一步優化相位匹配，特彆是在寬帶應用或對精確波長要求極高的場閤。 3. QPM器件的種類與結構： 塊狀QPM器件： 介紹以塊狀晶體為基底的QPM器件，適用於高功率激光、寬帶OPO等應用。 光波導QPM器件： 重點介紹將QPM結構集成到光波導中的技術，包括平麵光波導、脊形光波導、離子交換波導等，以及它們在微型化、高效率、低閾值OPO、片上集成等方麵的優勢。 微納結構QPM器件： 探討更前沿的二維（2D）和三維（3D）QPM結構，以及它們在實現更復雜非綫性相互作用、新型光場調控等方麵的潛力。 第二部分：準相位匹配技術在各領域的應用 1. 激光技術： 高效諧波産生： 綠光/藍光激光器： 詳細介紹利用QPM技術實現高效率的SHG、THG，産生綠光（532nm）、藍光（447nm）激光器，在顯示、照明、生物醫學成像等領域的應用。 深紫外（DUV）和遠紅外（FIR）激光： 討論QPM在擴展激光輸齣範圍方麵的作用，尤其是在利用可見光或近紅外泵浦産生DUV和FIR光源時，QPM的必要性和可行性。 光學參量振蕩器（OPO）與放大器（OPA）： 連續可調諧激光源： 深入分析QPM-OPO在産生寬範圍、窄綫寬、高功率連續可調諧光源中的核心地位。重點介紹不同晶體（如LiNbO3, KTP, PPLN, PPKTP）的QPM-OPO性能比較，以及在光譜學、分子探測、通信等領域中的應用。 超快激光脈衝産生： 討論QPM-OPO/OPA在産生超短脈衝（飛秒、皮秒）方麵的應用，以及如何通過啁啾周期結構等實現更優化的脈衝特性。 光頻梳： 介紹QPM技術在構建高穩定度、高重頻光頻梳中的作用，及其在精密測量、通信、光譜學等領域的應用。 2. 光通信： 全光信號處理： 探討QPM器件在實現全光開關、波長轉換、頻率梳生成等方麵的應用，以滿足未來高速、大容量光通信網絡的需求。 光參量放大用於信號增益： 分析QPM-OPA如何作為低噪聲、高增益的光放大器，用於提高光信號的信噪比。 高效光調製： 介紹QPM在電光調製器中的應用，及其在提高調製效率和減小驅動電壓方麵的優勢。 3. 光學成像與傳感： 多光子顯微成像： 講解QPM技術如何為多光子顯微鏡提供高效的激發光源，特彆是對生物組織穿透能力強的近紅外光轉換成可見光。 拉曼光譜與熒光成像： 討論QPM器件在産生特定波長激發光源，以提高拉曼信號或熒光信號的靈敏度方麵的作用。 非綫性顯微鏡： 介紹基於QPM的非綫性顯微技術，如二次諧波顯微鏡、二次諧波斷層成像（SHG Tomography），用於無標記、高分辨率的生物組織成像。 化學傳感與氣體探測： 論述QPM技術在構建高靈敏度、特定波長檢測的光學傳感器中的應用，例如用於痕量氣體檢測、環境監測等。 4. 其他前沿應用： 量子光學： 介紹QPM在産生糾纏光子對、實現量子密鑰分發、量子信息處理等量子光學實驗中的關鍵作用。 微納光學與光子集成： 探討QPM技術在微納光子器件、片上光源、集成光學芯片等領域的應用前景。 超材料與負摺射率材料： 介紹QPM在調控超材料光學響應、實現新型光子器件方麵的潛在應用。 第三部分：材料與器件設計進展 1. 新型QPM材料的探索： 其他鐵電晶體： 除瞭LiNbO3，介紹KTP, LiTaO3, BaTiO3等材料在QPM技術中的應用，以及它們的特性優勢與局限性。 非鐵電晶體： 探討GaP, GaAs, ZnTe等半導體材料通過QPM實現非綫性光學效應的可能性，以及在紅外和太赫茲波段的應用。 周期性極化聚閤物與有機材料： 介紹將QPM技術應用於聚閤物和有機材料，以期獲得低成本、易加工、寬波長覆蓋的QPM器件。 金屬氧化物與鈣鈦礦材料： 關注近年來新興的金屬氧化物和鈣鈦礦材料在QPM領域的潛力。 2. 器件設計與性能優化： 寬帶QPM器件的設計： 介紹利用啁啾周期、多層周期結構等方法實現寬帶非綫性轉換，以滿足寬帶OPO、高光譜分辨率成像等應用的需求。 高功率QPM器件的挑戰與解決方案： 分析在高功率泵浦下，晶體損傷、熱效應等問題，並探討相應的器件設計和散熱方案。 QPM器件的穩定性與壽命： 討論環境因素（溫度、濕度）對QPM器件性能的影響，以及提高器件長期穩定性的方法。 數值模擬與優化工具： 介紹常用的數值模擬軟件和算法，如何用於QPM器件的設計、性能預測和參數優化。 結論與展望： 準相位匹配技術以其獨特的優勢，已經成為現代非綫性光學研究與應用的核心驅動力之一。本書從基本原理到前沿應用，係統地梳理瞭QPM技術的現狀與發展。展望未來，隨著新材料的不斷湧現、器件製備工藝的精進以及對非綫性光學相互作用理解的深化，準相位匹配技術必將在更廣泛的領域展現齣強大的生命力，為人類探索未知世界、創造美好生活提供更強大的光學工具。本書的編寫，旨在為讀者提供一個堅實的理論基礎和全麵的應用視野，激發更多創新性的研究和技術突破。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在光學領域深耕多年的研究者，我對先進的非綫性光學技術始終保持著高度的關注。準相位匹配技術作為近年來發展迅速且應用廣泛的一項技術，一直是我的研究重點之一。這次得知劉濤教授齣版瞭《準相位匹配技術及其應用》一書，我感到非常欣喜，因為劉教授在這一領域有著深厚的造詣和豐富的研究經驗，他的著作必定是質量的保證。我特彆期待書中能夠對準相位匹配技術的最新進展進行係統性的梳理和總結，包括新型準相位匹配材料的開發、先進的製備工藝以及在光參量振蕩、光學頻率梳、非綫性光縴等方麵的最新應用成果。我也希望書中能對準相位匹配技術的理論模型進行更深入的探討，例如，如何考慮啁啾、空間不均勻性等因素對準相位匹配效率的影響。此外，我對於書中可能包含的實驗技術和數據分析方法也充滿期待，這對於我們開展前沿性研究將具有重要的指導意義。這本書無疑將成為我案頭的必備參考書，助力我在準相位匹配技術的研究道路上不斷前進。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，對於我這種光學領域的初學者來說，簡直是一場及時雨。我最近在學習非綫性光學，經常會遇到一些概念和技術上的瓶頸，尤其是涉及到非綫性頻率轉換的時候，準相位匹配技術就反復齣現，但書本上的介紹往往不夠深入，或者過於理論化，難以理解。劉濤教授的這本書，名字就直接點齣瞭主題，讓我覺得這本書的定位非常精準，應該能夠很好地解答我的疑惑。我尤其希望書中能從最基礎的原理講起，循序漸進地引導讀者理解準相位匹配的物理機製，比如周期性極化和有效極化率的概念。同時，我也很想知道，在實際操作中，如何設計和製備具有特定周期的非綫性晶體，以及如何精確控製激光的波長和功率來實現高效的準相位匹配。書中的“應用”部分更是我翹首以盼的，我想瞭解準相位匹配技術是如何被應用到各種實際設備中的，例如，在光縴通信中如何提高信號傳輸效率，在激光器中如何實現特定波長的輸齣，或者在光學測量中如何提高精度等等。如果書中還能提供一些相關的仿真軟件或者代碼示例，那就更完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書我早就聽說過瞭，一直想找來看看，但一直沒有找到閤適的版本。這次看到是劉濤寫的，更是增加瞭我的期待。劉濤教授在光學領域是響當當的人物，他的著作我一直非常推崇。這本書的題目《準相位匹配技術及其應用》就非常有吸引力，準相位匹配技術本身就是非綫性光學領域的一個熱點和前沿，它在光通信、光信號處理、激光技術等領域都有著廣泛的應用前景。我個人對這方麵的研究非常感興趣，希望能通過這本書深入瞭解準相位匹配技術的原理、實現方法以及各種具體的應用案例。書的裝幀設計也相當不錯，紙張的質感很好，拿在手裏很有分量，讓人覺得是一本值得收藏的經典之作。我特彆期待書中能夠詳細介紹不同類型準相位匹配技術的優缺點，以及如何根據不同的應用場景選擇閤適的技術方案。同時，我也希望書中能提供一些實際的實驗數據和分析，這樣對於我進行理論研究和實際操作都會有很大的幫助。總而言之，這是一本我高度期待的專業書籍，我相信它一定會為我打開一扇新的科學之門。

評分☆☆☆☆☆

我是一名光學工程師，日常工作就經常與激光器和非綫性光學器件打交道。這些年來，我深切體會到準相位匹配技術在提升光學器件性能方麵所扮演的關鍵角色。許多先進的激光器、頻率轉換器以及一些新興的光學傳感器，都離不開準相位匹配的巧妙運用。因此，當我看到這本書的題目時，立刻就覺得它和我有著密切的聯係。我尤其關心書中是否能夠詳細闡述各種實現準相位匹配的方法，例如，周期性極化（PPMgO:LN, PPLN等）的製備工藝，以及其在不同材料中的應用。我也希望能看到書中對準相位匹配帶寬、效率以及功率容限等關鍵參數的深入分析，這對於我們在實際設計和優化器件時至關重要。此外，對於“應用”部分，我非常期待能夠看到一些最新的研究成果和工業應用實例，比如在太赫茲波産生、超快激光技術、量子光學等前沿領域的應用。我相信，通過學習這本書，我能夠更好地理解現有技術的原理，並從中獲得啓發，開發齣更具創新性的光學解決方案。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對“準相位匹配”這個概念的理解一直停留在非常模糊的層麵，隻知道它與提高非綫性光學過程的效率有關，但具體是如何實現的，以及它能帶來什麼好處，我都不是很清楚。這次看到這本由劉濤撰寫的《準相位匹配技術及其應用》，感覺就像是為我量身定做的一樣。我希望這本書能夠從最基礎的物理概念入手，用通俗易懂的語言解釋清楚為什麼需要準相位匹配，以及它和傳統的相位匹配方法有什麼區彆。我期待書中能夠用清晰的圖示來展示準相位匹配的原理，比如周期性極化材料的結構，以及光波在其中的傳播過程。同時，對於“應用”部分，我希望能夠看到一些我生活中能接觸到的例子，哪怕是間接的。例如，現在很多高端的顯示技術或者激光美容設備，背後可能都運用瞭類似的技術，如果書中能夠有一些相關的介紹，我會覺得這本書更貼近生活，也更能激發我的學習興趣。總的來說，我希望這本書能讓我對準相位匹配有一個全麵、深入且易於理解的認識。