飛秒激光在前沿技術中的應用 9787118103298 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王清月 著

圖書標籤:

• 飛秒激光
• 超快光學
• 激光技術
• 材料科學
• 精密製造
• 生物醫學
• 光子學
• 前沿技術
• 激光應用
• 光學工程

店鋪： 韻讀圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118103298

商品編碼：29720486267

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	飛秒激光在前沿技術中的應用	作者	王清月
定價	98.00元	齣版社	國防工業齣版社
ISBN	9787118103298	齣版日期	2017-03-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝-膠訂
開本	16開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

王清月編*的《飛秒激光在前沿技術中的應用》介紹飛秒激光技術在前沿領域中的應用。第l章，介紹飛秒激光的基本概念，包括飛秒激光的主要特點、脈衝形成機製以及脈衝的測量手段等。第2章，按照飛秒激光技術的發展曆程，介紹幾種典型的飛秒激光源，包括鈦寶石飛秒激光源、光縴飛秒激光源、光子晶體光縴飛秒激光源、超連續譜飛秒激光源、光學參量飛秒激光源及紫外飛秒激光源等。從第3章開始，介紹飛秒激光在物理、工業、生命科學等領域的典型應用。第3章，介紹飛秒激光在高非綫性光子晶體光縴中實現非綫性頻率變換的應用。第4章，介紹飛秒激光産生超快太赫茲輻射脈衝技術，以及基於該技術的太赫茲時域頻譜學。第5章，介紹飛秒激光與金屬、透明介質、有機物等典型材料的相互作用機製，討論其在材料加工中的突齣特點。第6章，介紹基於飛秒激光的高時間分辨本領與梳狀光譜實現任意長度* 對距離測量的應用。第7章，介紹飛秒激光在生命科學中的應用，包括生物成像、轉基因、細胞手術、分子調控、細胞融閤及組織修復等方嚮。 本書主要麵嚮基於飛秒激光開展研究工作的科研人員，並可作為激光專業研究生教材。

作者簡介

目錄

章 飛秒激光的基本概念和基本知識 1.1 飛秒激光的特點 1.2 飛秒激光脈衝是如何形成的 1.3 各種物理機製對脈衝寬度的影響 1.3.1 增益的濾波作用 1.3.2 諧振腔的選模作用 1.3.3 自相位調製效應的加寬光譜作用 1.3.4 色散對脈衝的影響 1.4 超短脈衝激光測量技術 1.4.1 強度相關函數 1.4.2 雙光子熒光法 1.4.3 二階強度光學相關器 1.4.4 相乾光學相關器 1.4.5 單次脈衝光學相關器 參考文獻第2章 典型飛秒激光源 2.1 鈦寶石飛秒激光源 2.1.1 鈦寶石飛秒激光器 2.1.2 鈦寶石飛秒激光放大器 2.2 光縴飛秒激光源 2.2.1 非綫性偏振鏇轉鎖模光縴激光器 2.2.2 孤子鎖模光縴激光器 2.2.3 自相似鎖模光縴激光器 2.3 光子晶體光縴飛秒激光源 2.3.1 光子晶體光縴飛秒激光器 2.3.2 光子晶體光縴飛秒激光放大係統 2.4 其他飛秒激光源 2.4.1 超連續譜飛秒激光源 2.4.2 光學參量飛秒激光源 2.4.3 紫外飛秒激光源 參考文獻第3章 光子晶體光縴飛秒激光頻率變換技術 3.1 光子晶體光縴的典型結構及其特性 3.1.1 無截止單模特性 3.1.2 可控的色散特性 3.1.3 可設計的非綫性特性 3.1.4 高雙摺射率特性 3.1.5 帶隙特性 3.2 光子晶體光縴的種類和製作方法 3.2.1 全內反射型光子晶體光縴 3.2.2 帶隙型光子晶體光縴 3.2.3 光子晶體光縴的拉製方法 3.3 高非綫性光子晶體光縴及頻率上轉換 3.3.1 偏振控製的頻率上轉換 3.3.2 模式控製的頻率上轉換 3.3.3 多芯光子晶體光縴中的頻率上轉換 3.3.4 光子帶隙型光子晶體光縴中的頻率變換 參考文獻第4章 超快太赫茲輻射脈衝的産生與太赫茲時域頻譜學 4.1 泵浦一探測技術及太赫茲時域頻譜技術 4.1.1 泵浦一探測技術 4.1.2 太赫茲時域頻譜技術 4.2 超快太赫茲輻射脈衝的産生及探測 4.2.1 電磁輻射方程 4.2.2 基於光電導天綫的超短太赫茲輻射脈衝的産生及探測 4.2.3 光學整流産生超短脈衝太赫茲輻射及其探測 4.3 高功率超快太赫茲輻射脈衝 4.3.1 大口徑光電導天綫太赫茲輻射源 4.3.2 高效、高功率超快太赫茲輻射脈衝源 4.3.3 電子加速器産生超快太赫茲輻射 4.3.4 基於氣體等離子體的超快太赫茲輻射源 4.3.5 物質與強太赫茲輻射的相互作用 4.4 超快太赫茲輻射脈衝操控技術 4.4.1 太赫茲輻射脈衝的中心頻譜調諧技術 4.4.2 脈衝整形及編碼 4.4.3 標準的太赫茲時域頻譜實驗係統 4.4.4 小波域太赫茲時域頻譜技術 4.4.5 光學泵浦一太赫茲探測太赫茲時域頻譜技術 4.4.6 太赫茲泵浦一太赫茲探測太赫茲時域頻譜技術 4.4.7 太赫茲泵浦一光學探測太赫茲時域頻譜技術 參考文獻第5章 飛秒激光微納加工技術 5.1 飛秒激光與金屬相互作用 5.1.1 雙溫度方程 5.1.2 改進的雙溫度方程 5.1.3 雙溫度方程與流體力學方程組 5.1.4 飛秒激光加工金屬孔 5.1.5 飛秒激光金屬錶麵改性- 5.2 飛秒激光與透明介質相互作用 5.2.1 飛秒激光與透明介質相互作用的理論模型 5.2.2 飛秒激光直寫波導 5.2.3 飛秒激光直寫微流體管道 5.2.4 飛秒激光全息法製造三維微納結構 5.2.5 飛秒激光錶麵織構技術 5.2.6 飛秒激光與半導體相互作用中的非熱熔化 5.3 飛秒激光與有機物相互作用 5.3.1 紫外激光燒蝕有機物的原理 5.3.2 真空紫外激光燒蝕有機物的原理 5.3.3 近紅外激光燒蝕有機物麵臨的睏難 5.3.4 中紅外激光共振燒蝕有機物的理論和實驗研究 5.3.5 激光推進輕型飛行器 5.4 多脈衝效應 5.4.1 多脈衝的理論 5.4.2 高重復頻率飛秒脈衝在直寫波導領域中的應用 5.4.3 高重復頻率飛秒脈衝在激光微焊接領域中的應用 5.5 氛圍的影響 5.5.1 水的擊穿與超臨界水的産生 5.5.2 衝擊波法納米化 5.5.3 超臨界狀態的産生及其應用 參考文獻第6章 基於飛秒激光的精密測距技術 6.1 激光測距概述 6.1.1 脈衝飛行時間距離測量 6.1.2 基於光波乾涉的距離測量 6.1.3 激光測距的定標問題 6.1.4 現有的高精度、大量程的激光距離測量方案比較 6.2 飛秒激光測距原理 6.2.1 飛秒激光的時間一頻率特性 6.2.2 飛秒激光的飛行時間測距理論 6.2.3 飛秒激光的飛行時間與光波乾涉相結閤的測距理論 6.2.4 基於飛秒激光的啁啾脈衝激光雷達 6.3 基於飛秒激光的任意長度距離測量技術 6.3.1 基於飛秒激光的微尺度、高精度位移測量 6.3.2 韆米尺度、納米分辨率的飛秒激光飛行時間距離測量 6.3.3 基於雙飛秒激光頻率梳的高速、高分辨率距離測量 6.4 飛秒激光任意長度距離測量在衛星編隊飛行中的應用 6.4.1 基於衛星編隊飛行的閤成孔徑空間探測器 6.4.2 基於光學乾涉儀的引力波探測器 參考文獻第7章 基於飛秒激光的生物光子學 7.1 基於飛秒激光技術的生物成像 7.1.1 非綫性成像理論 7.1.2 多光子熒光成像 7.1.3 諧波成像 7.1.4 相乾反斯托剋斯拉曼散射成像 7.1.5 受激輻射耗盡超分辨率顯微成像 7.2 飛秒激光光鑷及轉基因技術 7.2.1 飛秒激光光鑷 7.2.2 飛秒激光轉基因 7.2.3 飛秒激光轉基因在基因工程上的應用 7.3 飛秒激光細胞手術及分子調控 7.3.1 飛秒激光對細胞的手術 7.3.2 飛秒激光對於神經的手術以及神經再生 7.3.3 飛秒激光對細胞內鈣離子的調控 7.3.4 飛秒激光對於細胞內活性氧自由基簇的調控 7.4 飛秒激光細胞融閤及組織修復 7.4.1 飛秒激光對細胞的融閤 7.4.2 飛秒激光外科手術 7.4.3 基於飛秒激光的光動力治療參考文獻

編輯推薦

文摘

序言

光之瞬息，科技之翼：飛秒激光引領的前沿探索 在人類探索微觀世界、駕馭物質本質的漫漫徵途中，光以其獨特的波粒二象性和極高的能量密度，扮演著越來越重要的角色。而當光被壓縮至前所未有的短暫，即飛秒（10⁻¹⁵秒）的尺度時，其蘊含的能量與操縱能力便達到瞭驚人的高度。飛秒激光，這種以其超短脈衝寬度著稱的光源，正以革命性的力量，以前所未有的精度和效率，深刻地改變著材料科學、生命科學、信息技術、精密製造等諸多前沿領域，開啓瞭人類對物質與能量的全新認知和應用時代。 飛秒激光之所以具有如此強大的能力，根源在於其極短的脈衝持續時間。在如此短暫的瞬間，激光能量被高度集中，使得材料在吸收能量時，電子、離子等基本粒子尚未充分進行熱擴散，從而實現“冷加工”。這種獨特的加工方式，能夠精確地剝離、改性甚至誘導材料發生相變，而不産生傳統熱加工方式帶來的熱損傷、熔融或變形。這種“精確打擊”的能力，使得飛秒激光成為實現超精細加工、製備新型功能材料、以及在復雜體係中進行定嚮調控的理想工具。 材料科學的“雕刻刀”與“催化劑”： 在材料科學領域，飛秒激光的應用可謂是“點石成金”。傳統的光刻技術受限於衍射極限，難以實現納米尺度的精細圖案化。而飛秒激光，憑藉其超高的峰值功率和極短的脈衝，能夠實現非綫性光學效應，從而突破衍射極限，實現分辨率達到幾十納米甚至更低的納米加工。這使得製備高密度集成電路、微納光學器件、以及具有特殊錶麵形貌的功能材料成為可能。例如，利用飛秒激光在玻璃錶麵刻蝕齣微米或納米尺度的周期性結構，可以實現超疏水、防汙、甚至顔色調控等特殊功能；在金屬錶麵加工齣納米陣列，則可用於增強催化活性、構建傳感器或實現錶麵等離子體共振效應。 更令人矚目的是，飛秒激光能夠引發材料內部的相變和化學反應。在極短的時間內，材料中的電子受到高強度激光的激發，能量傳遞給晶格，可能導緻材料發生固態相變、熔化、甚至形成亞穩態結構。這種可控的相變，為製備具有優異性能的新型閤金、陶瓷、半導體材料提供瞭新途徑。例如，飛秒激光退火可以有效控製材料的晶粒尺寸和組織結構，從而提高材料的強度、韌性或導電性。此外，飛秒激光還可以用於誘導材料錶麵發生化學改性，例如在聚閤物錶麵引入官能團，或者在金屬錶麵形成氧化物層，從而改變材料的錶麵能、潤濕性或生物相容性。 生命科學的“顯微鏡”與“手術刀”： 在生命科學領域，飛秒激光的超短脈衝特性也帶來瞭革命性的突破。生物樣品通常對光敏感，易受損傷，傳統的顯微成像技術往往難以避免對生物體的損害。飛秒激光，尤其是其在可見光和近紅外區域的相乾光源，能夠以極低的能量密度實現高分辨率的成像。例如，飛秒激光掃描共聚焦顯微鏡、多光子激發顯微鏡等技術，利用飛秒激光的非綫性激發效應，可以將焦點之外的熒光信號大大降低，從而實現對活體細胞、組織甚至在體動物的大尺度、高信噪比成像，極大地延長瞭觀察時間，並減少瞭對生物體的光毒性。 不僅如此，飛秒激光還可以作為一種無損或微創的“手術刀”。在細胞層麵，飛秒激光可以通過精確的能量沉積，實現對單個細胞器、細胞膜甚至DNA的精確操縱和編輯，而不會對周圍細胞造成損傷。這為細胞生物學研究提供瞭前所未有的工具，例如，研究細胞器功能、追蹤細胞信號傳導、以及進行基因編輯實驗。在醫學領域，飛秒激光已經被廣泛應用於眼科手術，如飛秒小切口白內障手術、飛秒激光角膜屈光手術（LASIK），其高度的精確性能夠大幅降低手術風險，提高術後恢復速度和視覺質量。未來，飛秒激光有望在腫瘤治療、藥物遞送、神經調控等領域發揮更重要的作用，實現更精準、更高效的治療。 信息技術與精密製造的“加速器”與“奠基石”： 信息技術的飛速發展，離不開對數據傳輸速度和存儲密度的不斷追求。飛秒激光在信息技術中的應用，主要體現在其作為超快光電子器件的關鍵驅動和高性能信息存儲介質的構建。飛秒激光脈衝具有極高的峰值功率和帶寬，可以激發和控製半導體材料中的載流子，從而實現極速的電信號調製和解調，為構建超高速光通信係統提供瞭基礎。例如，利用飛秒激光誘導的超快非綫性光學效應，可以實現光信號的開關、分頻、以及多波長生成，為光計算和光信息處理開闢瞭新的道路。 在信息存儲領域，飛秒激光可以用於在特殊材料中寫入信息，實現極高密度、高耐久性的三維數據存儲。例如，利用飛秒激光在玻璃、陶瓷或聚閤物材料中進行聚焦燒蝕或誘導摺射率變化，可以在材料內部形成微小的光學標記，每一個標記都可以代錶一個比特的信息。這種三維存儲技術，理論上可以達到數十TB甚至PB級彆的存儲容量，遠超現有的二維存儲技術。 在精密製造領域，飛秒激光已經成為微納加工的核心技術之一。其“冷加工”的特性，使得其能夠加工各種脆性、硬質材料，如陶瓷、玻璃、寶石等，而不會産生裂紋或變形。這對於製造高精度光學元件、微流控芯片、MEMS（微機電係統）器件等至關重要。例如，在手機屏幕、顯示器、攝像頭等領域，飛秒激光被用於切割、鑽孔、刻蝕等工藝，實現瞭更高的精度和更低的損耗。此外，飛秒激光還可以用於3D打印，通過逐層堆疊材料並進行精確固化，實現復雜結構的微納製造。 總結： 飛秒激光，作為人類掌握的光的藝術，其強大的能量和極緻的精度，正在以前所未有的深度和廣度，觸及科技的每一個前沿。它不僅僅是一種光源，更是開啓新材料、新工藝、新應用的鑰匙。從微觀世界的精確探索，到宏觀世界的精細製造，飛秒激光都在扮演著越來越不可或缺的角色。隨著飛秒激光技術的不斷發展和成熟，我們有理由相信，它將繼續在人類探索未知、改造世界、提升生活品質的徵程中，釋放齣更為驚人的潛能，點亮科技的未來之路。

評分☆☆☆☆☆

我發現《飛秒激光在前沿技術中的應用》在信息集成度上做得非常齣色，它成功地將看似分散的飛秒激光技術，整閤到瞭現代工業和科研的多個熱點領域。例如，書中關於飛秒激光在光電子材料製備中的應用，尤其是對量子點和鈣鈦礦太陽能電池薄膜缺陷的精確修飾，給我帶來瞭很大的啓發。它展示瞭如何利用飛秒激光的超高峰值功率，在不破壞敏感的半導體結構的前提下，實現對晶體結構的局部重構或摻雜。這本書的語言風格既有科學的嚴謹，又不乏工程學的實用主義色彩，非常符閤我作為一名跨界應用研究者的閱讀需求。它沒有過度美化技術，而是客觀地指齣瞭當前飛秒激光係統在成本、穩定性以及重復性方麵仍麵臨的挑戰，並展望瞭未來光縴激光器在替代傳統鈦寶石激光器方麵的趨勢。這本書的平衡視角，讓我對這個領域的發展有瞭更為成熟和辯證的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度和跨學科性是它最讓我印象深刻的地方。它絕不僅僅是一本應用指南，更是對物理學、光學和工程學交叉領域的一次全麵梳理。關於超快非綫性光學效應的數學描述部分，雖然略顯復雜，但作者的處理方式非常嚴謹，確保瞭讀者能夠理解高斯脈衝在介質中傳播時，剋爾效應、自聚焦等現象如何協同作用。我特彆關注瞭其中關於激光安全和激光與眼部組織相互作用的章節，這些內容對於任何在實驗室操作高能飛秒激光的人來說都是至關重要的“保命”知識。作者沒有迴避這些潛在的風險，反而提供瞭詳盡的防護標準和事故處理流程。這種對細節的關注和對實踐的負責態度，讓這本書的專業度提升瞭一個檔次。它就像一位經驗豐富的導師，在傳授尖端技術的同時，也時刻提醒你“安全第一”。這本書的參考文獻列錶也十分詳盡，為有誌於繼續深造的讀者提供瞭寶貴的指引。

評分☆☆☆☆☆

這本《飛秒激光在前沿技術中的應用》真是讓我大開眼界，尤其是它對超快激光技術在材料加工領域的深入剖析。我一直對微納加工很感興趣，這本書裏詳細闡述瞭飛秒激光如何通過“冷燒蝕”機製，實現對各種難加工材料（比如高硬度陶瓷、新型復閤材料）的無熱損傷、高精度切割和鑽孔。作者不僅僅停留在理論層麵，還提供瞭大量的實驗案例和參數優化建議，這對於正在進行相關研發工作的工程師來說，簡直就是一本實操手冊。特彆是關於激光誘導擊穿光譜（LIBS）與飛秒激光結閤的分析技術，書中給齣的光譜解析方法非常細緻，讓人能清晰地理解激光與物質相互作用的復雜過程。我記得其中一章專門講瞭在航空航天領域中，如何用飛秒激光製造復雜微結構以提升部件的抗疲勞性和錶麵功能性，這一點非常具有前瞻性，讓我看到瞭未來製造業的潛力。這本書的深度和廣度都令人滿意，結構安排也十分閤理，從基礎的光學原理到前沿的應用拓展，層層遞進，即便是初學者也能通過仔細研讀跟上節奏。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我原本對“飛秒”這個概念感覺非常遙遠和抽象，但讀完《飛秒激光在前沿技術中的應用》後，我對時間尺度和能量密度的理解徹底被刷新瞭。書中對激光脈衝壓縮技術的曆史演進和當前主流方法的介紹，讓我領略瞭人類在控製光脈衝時間寬度上所付齣的巨大努力。從初始的啁啾脈衝展寬到後來的增益介質選擇，每一步技術飛躍都凝聚瞭無數科學傢的智慧。書中對超快診斷技術的闡述尤為精彩，比如“自相關測量”和“頻率分辨光學選通（FROG）”等方法，它們是如何“看清”皮秒甚至飛秒尺度的光脈衝形狀的，邏輯清晰，讓人茅塞頓開。這本書沒有故作高深，它把高精尖的技術拆解成瞭可以被理解的模塊。對於我這種需要快速瞭解一個新技術領域全貌的研究人員來說，這本書提供瞭極高的信息密度和極佳的知識獲取效率。

評分☆☆☆☆☆

閱讀《飛秒激光在前沿技術中的應用》的過程中，我被它在生物醫學成像方嚮的介紹深深吸引住瞭。不同於傳統的化學標記或低分辨率顯微技術，書中描述的基於飛秒激光的多光子激發熒光顯微技術，簡直是革命性的。它能實現對活體深層組織進行高分辨率的三維成像，且對生物組織損傷極小，這在神經科學和腫瘤研究中具有不可替代的價值。我特彆欣賞作者在討論這些高深技術時所使用的生動比喻和清晰的邏輯鏈條，使得原本晦澀的非綫性光學概念變得易於理解。例如，書中對比瞭雙光子和三光子顯微鏡的優缺點及其各自適用的生物樣本特性，這種對比分析極大地幫助讀者構建清晰的知識框架。此外，書中還探討瞭飛秒激光在光動力療法（PDT）中的潛力，通過聚焦激光在特定波長下激活光敏劑，實現靶嚮治療，這部分內容不僅專業，而且充滿瞭人文關懷，展現瞭技術如何服務於人類健康。這本書的排版和圖示設計也非常齣色，復雜的實驗裝置圖一目瞭然。