飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性 9787118115062 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋晓伟，陶海岩，林景全 著

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• 飞秒激光
• 超连续光辐射
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• 非线性光学
• 激光物理
• 光学工程
• 光纤激光器
• 材料科学
• 光学特性
• 激光传输

店铺： 广影图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118115062

商品编码：29649015973

包装：平装

出版时间：2017-12-01

基本信息

书名:飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性

定价：79.00元

售价：57.7元,便宜21.3元,折扣73

作者:宋晓伟,陶海岩,林景全

出版社：国防工业出版社

出版日期：2017-12-01

ISBN：9787118115062

字数：

页码：163

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性》介绍了飞秒激光超连续辐射的研究进展和物理机制以及著者近年来在飞秒激光超连续辐射领域取得的一些研究成果，其中包括飞秒激光大气及低压氮气填充毛细管中超连续辐射，飞秒激光在铜溶液以及水掺杂纳米银粒子液体中产生超连续辐射，石英玻璃及氟化钡晶体中飞秒激光成丝及超连续辐射，同时也对飞秒超连续辐射对PIN探测器工作性能影响效果进行了阐述。
　　《飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性》可供从事与光学学科相关专业的师生以及科研人员学习和参考，也可作为光电信息科学与工程专业和应用物理专业本科生的教材。

目录

作者介绍

宋晓伟，博士、副教授。1996—2000年在高功率半导体激光国防科技重点实验室工作。2001—2005年曾经在日本筑波大学物理系以及日本产业技术综合研究所金刚石研究中心从事半导体激光技术的研究工作。2008年9月回国到长春理工大学理学院任教并在超快光学实验室开展研究工作。现从事飞秒激光应用方面的研究，主要开展了飞秒激光成丝及其超连续辐射，飞秒激光材料表面功能性微纳结构的制备等实验研究工作。近五年来，发表学术论文10余篇，参与或承担国家科技部973项目子课题、国家自然科学基金以及省级科研项目等6项。

文摘

序言

现代物理学前沿探索：飞秒激光与物质的奇妙交互 本书聚焦于一个极具挑战性和前沿性的物理学领域——飞秒激光在透明介质中的传输及其诱发的超连续光辐射特性。在物质科学、光学工程、生物医学、通信技术等诸多领域，理解并驾驭激光与物质的相互作用至关重要。本书深入剖析了超短脉冲激光，特别是飞秒激光，如何穿透透明介质，以及在这个过程中发生的复杂物理现象，并着重探讨了由此产生的超连续光这一独特的光谱现象。 飞秒激光：瞬息万变的精密工具 飞秒，是极其短暂的时间尺度，一飞秒等于10的负15次方秒。飞秒激光，正是利用如此短暂的脉冲宽度来与物质相互作用。与长脉冲激光相比，飞秒激光的能量在极短的时间内高度集中，能够在极短的时间内产生极高的峰值功率。这种高能量密度使得飞秒激光能够引发许多非线性光学效应，而这些效应是传统长脉冲激光难以实现的。 飞秒激光的精确控制性使其成为一种强大的工具，可以在微观尺度上实现对物质的精细加工，例如在半导体制造、精密仪器制造、材料表面改性等方面。同时，其独特的交互机制也为基础科学研究提供了新的视角，帮助科学家们更深入地理解物质的基本性质和量子动力学过程。 透明介质：激光探索的舞台 透明介质，顾名思义，是指能够让光线穿透的物质。从我们日常生活中常见的玻璃、水，到用于科学研究的晶体、聚合物，再到生物组织，透明介质遍布各个角落。然而，当高强度的飞秒激光穿透这些介质时，事情便变得不再简单。 激光与介质的相互作用并非简单的直线传播。强大的激光场会对介质中的电子产生巨大的影响，可能导致电子隧穿、电离，甚至引发等离子体的形成。这些过程会改变介质的光学性质，例如折射率、吸收率等，从而影响激光的传播路径和能量。本书将详细阐述这些在透明介质中发生的物理过程，包括色散、非线性效应（如克尔效应、拉曼散射、自聚焦、自相位调制等），以及这些效应如何共同作用，塑造激光的传输特性。 超连续光：光谱的奇迹 超连续光（Supercontinuum）是指一种光谱宽度极宽的光源，其光谱范围可以覆盖紫外、可见光到近红外甚至中红外区域。它不是一种单一颜色的光，而是包含了极其丰富的光谱成分，仿佛是一道“彩虹”。 超连续光的产生机制与飞秒激光在透明介质中的传输密切相关。当飞秒激光的峰值功率足够高时，会在介质中激发一系列的非线性过程。例如，自相位调制（SPM）会改变脉冲的相位，从而导致光谱展宽。受激拉曼散射（SRS）会将部分能量转移到较低频率，进一步拓展光谱范围。光纤中的非线性效应，如横向模不导引和光栅效应，也能促进超连续光的产生。 本书将深入探讨超连续光的产生机制，分析不同类型介质（如光纤、气体、固体材料）中超连续光产生的特点和差异，以及影响超连续光光谱特性的关键因素，包括激光脉冲参数（能量、脉冲宽度、重复频率）、介质的非线性系数、色散特性等。 核心内容聚焦与深入探讨 本书将围绕以下几个核心方面展开深入论述： 飞秒激光与透明介质的相互作用理论基础： 激光场与物质的耦合： 详细介绍飞秒激光场与透明介质中电子的相互作用模型，包括线性吸收、非线性吸收、电离过程（如多光子电离、阿秒电离）等。 主要的非线性光学效应： 深入分析克尔效应（折射率与光强相关的现象）、拉曼散射（光子与介质声子相互作用）、自聚焦（激光束在介质中能量密度增加导致波前弯曲）、自相位调制（光强引起相位变化）、交叉相位调制（一个波长的光强度改变另一个波长的相位）、受激布里渊散射（光子与声波的相互作用）等在飞秒激光传输过程中的重要性。 色散效应： 区分群速度色散（GVD）和高阶色散，以及它们如何影响飞秒激光脉冲的形状和传播，特别是与非线性效应的协同作用。 光孤子理论： 在特定条件下，色散与非线性效应的平衡可以形成光孤子，其传播时保持形状不变。本书将探讨光孤子在飞秒激光传输中的作用。 超连续光产生机制的精细解析： 不同介质中的超连续光产生： 非线性光纤（PCF）： 重点分析在微结构光纤（PCF）中，通过精确控制光纤的结构和组成，实现对色散特性的调控，从而有效激发和展宽超连续光。将讨论PCF在支持多种非线性效应、产生更宽光谱方面的优势。 普通光纤： 探讨在普通单模光纤和多模光纤中，利用高功率飞秒激光引发的超连续光产生机制。 气体介质： 介绍飞秒激光在气体中的传播，例如通过中性气体诱导的非线性效应产生宽带光谱，以及其在光谱学和计量学中的应用。 固体材料： 讨论在晶体、玻璃等固体材料中，飞秒激光诱导的超连续光产生，并分析不同材料的特性对光谱范围的影响。 影响超连续光特性的关键因素： 激光脉冲参数： 能量、脉冲宽度、波长、重复频率、偏振等对超连续光谱形状、展宽程度、输出功率的影响。 介质参数： 非线性系数、色散曲线（零色散波长、色散斜率）、吸收系数、几何结构等。 耦合效率与传输距离： 激光能量如何有效地耦合到介质中，以及传输距离对非线性过程累积效应的影响。 超连续光的表征与测量方法： 光谱测量技术： 介绍用于测量超连续光谱的各种仪器，如光谱仪、自相关仪等，以及如何进行精确的光谱分析。 时间域表征： 探讨如何表征超连续光的时域特性，例如脉冲宽度、相位信息，以及时间-光谱耦合关系。 输出功率与效率的测量： 分析超连续光的输出能量、功率和转换效率，并讨论如何优化这些参数。 超连续光的研究与应用展望： 先进光源： 超连续光作为一种“全色”光源，在光谱学、显微成像、生物医学诊断、化学分析等领域具有巨大的潜力。 精密测量： 在精密测量、光学干涉、激光雷达等领域，超连续光可以提供更高的测量精度和分辨率。 光通信： 探索超连续光在下一代光通信技术中的应用，例如通过多路复用技术实现更高的信息传输速率。 基础科学研究： 超连续光作为一种强大的工具，能够帮助科学家们探测物质在极端条件下的光学响应，以及研究阿秒物理等前沿领域。 材料加工与制造： 利用超连续光的宽光谱特性，可以实现对各种材料进行精细、高效的加工。 研究方法与技术路线 本书将结合理论分析、数值模拟和实验研究，全面深入地探讨飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性。理论部分将基于量子光学、非线性光学和电磁学理论，建立精确的数学模型来描述激光与物质的相互作用。数值模拟将运用先进的计算方法，如有限差分时域（FDTD）、传播角模型（Beam Propagation Method, BPM）等，来模拟激光的传播过程和超连续光的产生。实验研究将采用先进的飞秒激光器、光学元件和探测器，通过精心设计的实验来验证理论预测，并探索新的现象和应用。 本书的读者对象 本书适合于高等院校物理学、光学工程、材料科学、电子工程等相关专业的本科生、研究生以及从事相关领域研究的科研人员和工程师。对于对飞秒激光、非线性光学、超连续光等前沿技术感兴趣的读者，本书也将提供一个系统深入的学习平台。 总结 飞秒激光与透明介质的相互作用所产生的超连续光，是现代光学研究领域中最具活力和潜力的方向之一。本书旨在系统地梳理该领域的核心理论、关键机制、实验技术和前沿应用，为读者提供一个全面、深入的理解框架。通过对这一领域的探索，我们不仅能够更深刻地认识激光与物质的精妙关系，更能为开发新一代的光学器件、成像技术、测量方法以及推动科学技术的进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调配合着烫金的书名，予人一种沉静而又蕴含着巨大能量的感觉。初翻开扉页，那种特有的油墨香气混合着纸张的质感，立刻把我拉入了一个严肃的学术氛围之中。我原本是抱着对前沿物理学的好奇心来接触这本书的，虽然我对其中一些更偏向理论深处的数学推导还未完全消化，但从导论部分对飞秒激光这一“光之利刃”的描绘，就足以感受到作者在信息梳理上的功力。特别是对不同时间尺度下光与物质相互作用的宏观描述，清晰地勾勒出了一个基础框架。这使得即便是像我这样，在相关领域算作“跨界”的读者，也能迅速把握住问题的核心脉络，不至于在术语的海洋里迷失方向。它不是那种高高在上的纯理论说教，而是努力搭建了一座坚实的桥梁，连接着宏观现象和微观机理，这对于任何希望系统性了解该领域的初学者来说，都是极大的福音。那种对知识体系的尊重和严谨性，从排版布局的细微之处都能窥见一二，体现了出版方对学术质量的坚持。

评分☆☆☆☆☆

从技术的角度来看，这本书在理论深度和实用性之间找到了一个令人称赞的平衡点。它既没有完全沦为纯粹的理论推导集，也没有变成一本简单的操作手册。作者在阐述完精妙的物理模型后，往往会紧接着给出一些实际应用领域的案例或展望，虽然这些案例可能不是最前沿的，但它们清晰地展示了这些基础理论是如何指导我们进行实际的介质损伤阈值评估或者光纤通信系统设计。我注意到，其中对于材料特性的讨论，比如折射率的非线性依赖关系，处理得尤为审慎，作者清晰地指出了不同材料（如熔融石英、玻璃等）在超快非线性响应上的异同，这对于工程应用人员来说至关重要，因为它直接关系到设备的设计寿命和可靠性。这种对“为什么要做”和“如何做”的巧妙融合，使得这本书不仅是知识的载体，更像是一个经验丰富的导师在娓娓道来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量，是近年来我读到的学术专著中最为精良的之一。很多描述复杂光场演化的过程，如果仅靠文字是难以想象的，但这本书中的插图清晰、准确，曲线的细节和颜色标记都处理得恰到好处，极大地降低了读者的理解难度。例如，那些关于自聚焦和光丝形成过程的截面图，层次分明，让人一眼就能捕捉到能量在径向和轴向上的分布变化。更值得称赞的是，参考文献的引用格式和规范性体现了极高的学术素养，这对于后续希望深入研究的读者来说，提供了极其可靠的索引。整本书阅读下来，没有任何因为低质量的印刷或模糊的图示而产生的挫败感，这种对细节的极致追求，反映了作者和出版团队对学术传播应有态度的尊重，让人愿意反复翻阅，每次都能从中提取出新的价值。

评分☆☆☆☆☆

我花了大量时间沉浸在关于“超连续光辐射”那几章的内容里，不得不说，作者在描述这一现象时的文字功底极为出色，简直像是在描绘一幅光影的交响乐。他没有仅仅停留在传统的线宽展宽概念上，而是深入剖析了脉冲在非线性介质中传输过程中，时间与空间、频率与强度之间那种微妙的、动态的耦合关系。我尤其欣赏的是，作者在解释自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）这些核心机制时，总是能够找到非常精妙的比喻，将抽象的物理过程具象化。比如，他用河流的湍流来类比光脉冲在介质中的“能量重分布”，使得原本晦涩的数学公式突然间变得有了生命力。读到后半部分，我感觉自己仿佛真的站在了实验台前，亲眼目睹着那束原本纯净的激光是如何被“撕裂”成一个包含着极宽光谱的“白光”，这种身临其境的阅读体验，是很多教科书难以企及的。这需要作者极强的教学能力和对物理直觉的深刻把握。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节结构设计，体现了作者极强的逻辑性和叙事连贯性。它遵循了一种非常清晰的“由表及里，由简入繁”的路径。开篇对于飞秒脉冲的产生和基本表征，就像是为后续所有复杂讨论打下了坚实的地基，确保了读者不会因为对“输入”不了解而对“输出”感到困惑。而当讲到光在透明介质中的非线性效应时，作者似乎突然切换了一种更具探索性的口吻，鼓励读者去质疑已有的模型，去思考边界条件的变化会带来怎样的结果。我特别留意了对“克尔介质”特性的讨论，其中对于高阶非线性项的引入和其对脉冲整形的影响分析得细致入微。这种层层递进的组织方式，让我的学习曲线非常平滑，每学完一个章节，都感觉自己的认知边界被轻轻地推开了一角，而不是被一堵高墙生硬地拦住。这种对学习者体验的关怀，在严肃的专业书籍中是难能可贵的。