飛秒激光在透明介質中的傳輸與超連續光輻射特性 9787118115062 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋曉偉，陶海岩，林景全 著

圖書標籤:

• 飛秒激光
• 超連續光輻射
• 透明介質
• 非綫性光學
• 激光物理
• 光學工程
• 光縴激光器
• 材料科學
• 光學特性
• 激光傳輸

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118115062

商品編碼：29649015973

包裝：平裝

齣版時間：2017-12-01

基本信息

書名:飛秒激光在透明介質中的傳輸與超連續光輻射特性

定價：79.00元

售價：57.7元,便宜21.3元,摺扣73

作者:宋曉偉,陶海岩,林景全

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2017-12-01

ISBN：9787118115062

字數：

頁碼：163

版次：1

裝幀：平裝

開本：32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

《飛秒激光在透明介質中的傳輸與超連續光輻射特性》介紹瞭飛秒激光超連續輻射的研究進展和物理機製以及著者近年來在飛秒激光超連續輻射領域取得的一些研究成果，其中包括飛秒激光大氣及低壓氮氣填充毛細管中超連續輻射，飛秒激光在銅溶液以及水摻雜納米銀粒子液體中産生超連續輻射，石英玻璃及氟化鋇晶體中飛秒激光成絲及超連續輻射，同時也對飛秒超連續輻射對PIN探測器工作性能影響效果進行瞭闡述。
　　《飛秒激光在透明介質中的傳輸與超連續光輻射特性》可供從事與光學學科相關專業的師生以及科研人員學習和參考，也可作為光電信息科學與工程專業和應用物理專業本科生的教材。

目錄

作者介紹

宋曉偉，博士、副教授。1996—2000年在高功率半導體激光國防科技重點實驗室工作。2001—2005年曾經在日本築波大學物理係以及日本産業技術綜閤研究所金剛石研究中心從事半導體激光技術的研究工作。2008年9月迴國到長春理工大學理學院任教並在超快光學實驗室開展研究工作。現從事飛秒激光應用方麵的研究，主要開展瞭飛秒激光成絲及其超連續輻射，飛秒激光材料錶麵功能性微納結構的製備等實驗研究工作。近五年來，發錶學術論文10餘篇，參與或承擔國傢科技部973項目子課題、國傢自然科學基金以及省級科研項目等6項。

文摘

序言

現代物理學前沿探索：飛秒激光與物質的奇妙交互 本書聚焦於一個極具挑戰性和前沿性的物理學領域——飛秒激光在透明介質中的傳輸及其誘發的超連續光輻射特性。在物質科學、光學工程、生物醫學、通信技術等諸多領域，理解並駕馭激光與物質的相互作用至關重要。本書深入剖析瞭超短脈衝激光，特彆是飛秒激光，如何穿透透明介質，以及在這個過程中發生的復雜物理現象，並著重探討瞭由此産生的超連續光這一獨特的光譜現象。 飛秒激光：瞬息萬變的精密工具 飛秒，是極其短暫的時間尺度，一飛秒等於10的負15次方秒。飛秒激光，正是利用如此短暫的脈衝寬度來與物質相互作用。與長脈衝激光相比，飛秒激光的能量在極短的時間內高度集中，能夠在極短的時間內産生極高的峰值功率。這種高能量密度使得飛秒激光能夠引發許多非綫性光學效應，而這些效應是傳統長脈衝激光難以實現的。 飛秒激光的精確控製性使其成為一種強大的工具，可以在微觀尺度上實現對物質的精細加工，例如在半導體製造、精密儀器製造、材料錶麵改性等方麵。同時，其獨特的交互機製也為基礎科學研究提供瞭新的視角，幫助科學傢們更深入地理解物質的基本性質和量子動力學過程。 透明介質：激光探索的舞颱 透明介質，顧名思義，是指能夠讓光綫穿透的物質。從我們日常生活中常見的玻璃、水，到用於科學研究的晶體、聚閤物，再到生物組織，透明介質遍布各個角落。然而，當高強度的飛秒激光穿透這些介質時，事情便變得不再簡單。 激光與介質的相互作用並非簡單的直綫傳播。強大的激光場會對介質中的電子産生巨大的影響，可能導緻電子隧穿、電離，甚至引發等離子體的形成。這些過程會改變介質的光學性質，例如摺射率、吸收率等，從而影響激光的傳播路徑和能量。本書將詳細闡述這些在透明介質中發生的物理過程，包括色散、非綫性效應（如剋爾效應、拉曼散射、自聚焦、自相位調製等），以及這些效應如何共同作用，塑造激光的傳輸特性。 超連續光：光譜的奇跡 超連續光（Supercontinuum）是指一種光譜寬度極寬的光源，其光譜範圍可以覆蓋紫外、可見光到近紅外甚至中紅外區域。它不是一種單一顔色的光，而是包含瞭極其豐富的光譜成分，仿佛是一道“彩虹”。 超連續光的産生機製與飛秒激光在透明介質中的傳輸密切相關。當飛秒激光的峰值功率足夠高時，會在介質中激發一係列的非綫性過程。例如，自相位調製（SPM）會改變脈衝的相位，從而導緻光譜展寬。受激拉曼散射（SRS）會將部分能量轉移到較低頻率，進一步拓展光譜範圍。光縴中的非綫性效應，如橫嚮模不導引和光柵效應，也能促進超連續光的産生。 本書將深入探討超連續光的産生機製，分析不同類型介質（如光縴、氣體、固體材料）中超連續光産生的特點和差異，以及影響超連續光光譜特性的關鍵因素，包括激光脈衝參數（能量、脈衝寬度、重復頻率）、介質的非綫性係數、色散特性等。 核心內容聚焦與深入探討 本書將圍繞以下幾個核心方麵展開深入論述： 飛秒激光與透明介質的相互作用理論基礎： 激光場與物質的耦閤： 詳細介紹飛秒激光場與透明介質中電子的相互作用模型，包括綫性吸收、非綫性吸收、電離過程（如多光子電離、阿秒電離）等。 主要的非綫性光學效應： 深入分析剋爾效應（摺射率與光強相關的現象）、拉曼散射（光子與介質聲子相互作用）、自聚焦（激光束在介質中能量密度增加導緻波前彎麯）、自相位調製（光強引起相位變化）、交叉相位調製（一個波長的光強度改變另一個波長的相位）、受激布裏淵散射（光子與聲波的相互作用）等在飛秒激光傳輸過程中的重要性。 色散效應： 區分群速度色散（GVD）和高階色散，以及它們如何影響飛秒激光脈衝的形狀和傳播，特彆是與非綫性效應的協同作用。 光孤子理論： 在特定條件下，色散與非綫性效應的平衡可以形成光孤子，其傳播時保持形狀不變。本書將探討光孤子在飛秒激光傳輸中的作用。 超連續光産生機製的精細解析： 不同介質中的超連續光産生： 非綫性光縴（PCF）： 重點分析在微結構光縴（PCF）中，通過精確控製光縴的結構和組成，實現對色散特性的調控，從而有效激發和展寬超連續光。將討論PCF在支持多種非綫性效應、産生更寬光譜方麵的優勢。 普通光縴： 探討在普通單模光縴和多模光縴中，利用高功率飛秒激光引發的超連續光産生機製。 氣體介質： 介紹飛秒激光在氣體中的傳播，例如通過中性氣體誘導的非綫性效應産生寬帶光譜，以及其在光譜學和計量學中的應用。 固體材料： 討論在晶體、玻璃等固體材料中，飛秒激光誘導的超連續光産生，並分析不同材料的特性對光譜範圍的影響。 影響超連續光特性的關鍵因素： 激光脈衝參數： 能量、脈衝寬度、波長、重復頻率、偏振等對超連續光譜形狀、展寬程度、輸齣功率的影響。 介質參數： 非綫性係數、色散麯綫（零色散波長、色散斜率）、吸收係數、幾何結構等。 耦閤效率與傳輸距離： 激光能量如何有效地耦閤到介質中，以及傳輸距離對非綫性過程纍積效應的影響。 超連續光的錶徵與測量方法： 光譜測量技術： 介紹用於測量超連續光譜的各種儀器，如光譜儀、自相關儀等，以及如何進行精確的光譜分析。 時間域錶徵： 探討如何錶徵超連續光的時域特性，例如脈衝寬度、相位信息，以及時間-光譜耦閤關係。 輸齣功率與效率的測量： 分析超連續光的輸齣能量、功率和轉換效率，並討論如何優化這些參數。 超連續光的研究與應用展望： 先進光源： 超連續光作為一種“全色”光源，在光譜學、顯微成像、生物醫學診斷、化學分析等領域具有巨大的潛力。 精密測量： 在精密測量、光學乾涉、激光雷達等領域，超連續光可以提供更高的測量精度和分辨率。 光通信： 探索超連續光在下一代光通信技術中的應用，例如通過多路復用技術實現更高的信息傳輸速率。 基礎科學研究： 超連續光作為一種強大的工具，能夠幫助科學傢們探測物質在極端條件下的光學響應，以及研究阿秒物理等前沿領域。 材料加工與製造： 利用超連續光的寬光譜特性，可以實現對各種材料進行精細、高效的加工。 研究方法與技術路綫 本書將結閤理論分析、數值模擬和實驗研究，全麵深入地探討飛秒激光在透明介質中的傳輸與超連續光輻射特性。理論部分將基於量子光學、非綫性光學和電磁學理論，建立精確的數學模型來描述激光與物質的相互作用。數值模擬將運用先進的計算方法，如有限差分時域（FDTD）、傳播角模型（Beam Propagation Method, BPM）等，來模擬激光的傳播過程和超連續光的産生。實驗研究將采用先進的飛秒激光器、光學元件和探測器，通過精心設計的實驗來驗證理論預測，並探索新的現象和應用。 本書的讀者對象 本書適閤於高等院校物理學、光學工程、材料科學、電子工程等相關專業的本科生、研究生以及從事相關領域研究的科研人員和工程師。對於對飛秒激光、非綫性光學、超連續光等前沿技術感興趣的讀者，本書也將提供一個係統深入的學習平颱。 總結 飛秒激光與透明介質的相互作用所産生的超連續光，是現代光學研究領域中最具活力和潛力的方嚮之一。本書旨在係統地梳理該領域的核心理論、關鍵機製、實驗技術和前沿應用，為讀者提供一個全麵、深入的理解框架。通過對這一領域的探索，我們不僅能夠更深刻地認識激光與物質的精妙關係，更能為開發新一代的光學器件、成像技術、測量方法以及推動科學技術的進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量，是近年來我讀到的學術專著中最為精良的之一。很多描述復雜光場演化的過程，如果僅靠文字是難以想象的，但這本書中的插圖清晰、準確，麯綫的細節和顔色標記都處理得恰到好處，極大地降低瞭讀者的理解難度。例如，那些關於自聚焦和光絲形成過程的截麵圖，層次分明，讓人一眼就能捕捉到能量在徑嚮和軸嚮上的分布變化。更值得稱贊的是，參考文獻的引用格式和規範性體現瞭極高的學術素養，這對於後續希望深入研究的讀者來說，提供瞭極其可靠的索引。整本書閱讀下來，沒有任何因為低質量的印刷或模糊的圖示而産生的挫敗感，這種對細節的極緻追求，反映瞭作者和齣版團隊對學術傳播應有態度的尊重，讓人願意反復翻閱，每次都能從中提取齣新的價值。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭大量時間沉浸在關於“超連續光輻射”那幾章的內容裏，不得不說，作者在描述這一現象時的文字功底極為齣色，簡直像是在描繪一幅光影的交響樂。他沒有僅僅停留在傳統的綫寬展寬概念上，而是深入剖析瞭脈衝在非綫性介質中傳輸過程中，時間與空間、頻率與強度之間那種微妙的、動態的耦閤關係。我尤其欣賞的是，作者在解釋自相位調製（SPM）和交叉相位調製（XPM）這些核心機製時，總是能夠找到非常精妙的比喻，將抽象的物理過程具象化。比如，他用河流的湍流來類比光脈衝在介質中的“能量重分布”，使得原本晦澀的數學公式突然間變得有瞭生命力。讀到後半部分，我感覺自己仿佛真的站在瞭實驗颱前，親眼目睹著那束原本純淨的激光是如何被“撕裂”成一個包含著極寬光譜的“白光”，這種身臨其境的閱讀體驗，是很多教科書難以企及的。這需要作者極強的教學能力和對物理直覺的深刻把握。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，那種深邃的藍色調配閤著燙金的書名，予人一種沉靜而又蘊含著巨大能量的感覺。初翻開扉頁，那種特有的油墨香氣混閤著紙張的質感，立刻把我拉入瞭一個嚴肅的學術氛圍之中。我原本是抱著對前沿物理學的好奇心來接觸這本書的，雖然我對其中一些更偏嚮理論深處的數學推導還未完全消化，但從導論部分對飛秒激光這一“光之利刃”的描繪，就足以感受到作者在信息梳理上的功力。特彆是對不同時間尺度下光與物質相互作用的宏觀描述，清晰地勾勒齣瞭一個基礎框架。這使得即便是像我這樣，在相關領域算作“跨界”的讀者，也能迅速把握住問題的核心脈絡，不至於在術語的海洋裏迷失方嚮。它不是那種高高在上的純理論說教，而是努力搭建瞭一座堅實的橋梁，連接著宏觀現象和微觀機理，這對於任何希望係統性瞭解該領域的初學者來說，都是極大的福音。那種對知識體係的尊重和嚴謹性，從排版布局的細微之處都能窺見一二，體現瞭齣版方對學術質量的堅持。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節結構設計，體現瞭作者極強的邏輯性和敘事連貫性。它遵循瞭一種非常清晰的“由錶及裏，由簡入繁”的路徑。開篇對於飛秒脈衝的産生和基本錶徵，就像是為後續所有復雜討論打下瞭堅實的地基，確保瞭讀者不會因為對“輸入”不瞭解而對“輸齣”感到睏惑。而當講到光在透明介質中的非綫性效應時，作者似乎突然切換瞭一種更具探索性的口吻，鼓勵讀者去質疑已有的模型，去思考邊界條件的變化會帶來怎樣的結果。我特彆留意瞭對“剋爾介質”特性的討論，其中對於高階非綫性項的引入和其對脈衝整形的影響分析得細緻入微。這種層層遞進的組織方式，讓我的學習麯綫非常平滑，每學完一個章節，都感覺自己的認知邊界被輕輕地推開瞭一角，而不是被一堵高牆生硬地攔住。這種對學習者體驗的關懷，在嚴肅的專業書籍中是難能可貴的。

評分☆☆☆☆☆

從技術的角度來看，這本書在理論深度和實用性之間找到瞭一個令人稱贊的平衡點。它既沒有完全淪為純粹的理論推導集，也沒有變成一本簡單的操作手冊。作者在闡述完精妙的物理模型後，往往會緊接著給齣一些實際應用領域的案例或展望，雖然這些案例可能不是最前沿的，但它們清晰地展示瞭這些基礎理論是如何指導我們進行實際的介質損傷閾值評估或者光縴通信係統設計。我注意到，其中對於材料特性的討論，比如摺射率的非綫性依賴關係，處理得尤為審慎，作者清晰地指齣瞭不同材料（如熔融石英、玻璃等）在超快非綫性響應上的異同，這對於工程應用人員來說至關重要，因為它直接關係到設備的設計壽命和可靠性。這種對“為什麼要做”和“如何做”的巧妙融閤，使得這本書不僅是知識的載體，更像是一個經驗豐富的導師在娓娓道來。