固体激光工程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:W.克希耐尔

出品人:

页数:0

译者:孙文

出版时间:1900-01-01

价格:68.0

装帧:平装

isbn号码:9787030103611

丛书系列:

图书标签:

• 激光
• 好好学习
• 牛顿
• 2012
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《光影织梦：现代光学器件的设计与应用》 内容概述： 本书旨在深入探讨现代光学器件在各行各业中的设计原理、制造工艺以及前沿应用。我们将从基础的光学理论出发，逐步深入到复杂的光学系统构建，并重点关注器件的性能优化和实际集成。全书内容涵盖了从光学元件的选用与设计、精密加工与表面处理、光学镀膜技术，到新型光源、光电探测器、图像传感器、光学成像系统，以及光通信、光医疗、光存储、光制造等多元化应用领域。本书力求理论与实践相结合，为读者提供一个全面而深入的光学工程视野。 第一章：光学基础与元件设计 本章将从激光的诞生与发展史切入，追溯其在科学研究和工业应用中的里程碑式贡献，但不侧重于其内部工作原理，而是将其定位为一种重要的“光能输出设备”。我们将详细阐述激光与传统光源在相干性、单色性、方向性上的根本区别，并浅析其在光学系统中的作用，例如作为高精度测量、精密加工或信息传输的“能量源”。 在此基础上，本章将系统介绍光学系统中不可或缺的基础元件，包括： 透镜与反射镜： 深入剖析球面透镜、非球面透镜、柱面透镜、平面反射镜、凹面反射镜、凸面反射镜等各类光学元件的光学特性，讲解其焦距、像差（球差、慧差、像散、场曲、畸变）的产生原因及补偿方法。我们将重点关注不同材料（如玻璃、石英、氟化物）在选择时的考量因素，以及表面精度、波前误差对光学系统整体性能的影响。 棱镜： 涵盖直角棱镜、等腰直角棱镜、屋脊棱镜、折射棱镜、分光棱镜等，阐述它们在改变光路、实现全反射、光谱分析中的功能。 光阑与滤光片： 探讨可变光阑、固定光阑在控制光束尺寸、景深、曝光量中的作用，以及各种类型的滤光片（如中性密度滤光片、吸收滤光片、干涉滤光片）在选择性透过或阻挡特定波长光线方面的应用。 本章将强调，光学元件的设计并非孤立存在，而是整个光学系统性能的基石。因此，我们将引入系统设计初期的“指标定义”和“初步选型”概念，引导读者理解如何在满足特定应用需求的前提下，选择最合适的光学元件组合。 第二章：精密光学加工与制造工艺 光学元件的性能实现，离不开高精度的制造工艺。本章将聚焦于现代光学器件的精密加工技术，包括： 研磨与抛光： 详细介绍不同类型的研磨（如粗磨、精磨）和抛光技术（如金刚石抛光、化学机械抛光）。我们将深入探讨影响抛光效率和表面质量的关键参数，如磨料粒度、抛光液配方、加工压力、转速等。同时，会介绍超精密抛光技术，以及如何达到纳米级的表面粗糙度要求。 表面形貌控制： 讲解如何通过各种测量手段（如干涉仪、原子力显微镜）来评估和控制光学表面的形貌，包括表面粗糙度、波前误差、表面缺陷等。 光学镀膜技术： 这是本章的重点之一。我们将详细介绍各种光学镀膜的原理和应用，包括： 增透膜（AR coating）： 讲解单层增透膜、多层增透膜的设计原理，以及如何根据入射角、波长范围优化反射率。 高反射膜（HR coating）： 介绍用于反射镜和分光元件的增反膜设计，以及不同材料组合实现高反射率的机制。 介质滤光片（Dielectric filters）： 阐述多层介质膜在实现窄带通、带阻、长波通、短波通等特殊光谱选择性功能方面的设计与制造。 金属膜（Metal coatings）： 介绍金、银、铝等金属膜在制作普通反射镜、导电膜等方面的应用。 光学镀膜设备与工艺： 简要介绍常用的镀膜设备（如真空蒸发、离子束溅射），以及工艺参数（如真空度、沉积速率、基板温度）对膜层性能的影响。 精密装配与校准： 介绍光学元件在集成到光学系统时，如何进行精密装配，包括调心、调焦、固定等操作，以及系统校准的重要性。 本章强调，制造工艺的先进性是光学器件性能突破的关键。通过精密的加工和可靠的镀膜技术，才能将光学设计中的理想性能转化为实际可用的器件。 第三章：新型光源与光电探测技术 本章将关注现代光学系统中用于产生光和接收光的核心器件： 新型光源： LED（发光二极管）： 深入探讨LED的发光机理、光色特性（色温、显色指数）、亮度与效率的提升，以及其在照明、显示、信号指示等领域的广泛应用。 OLED（有机发光二极管）： 介绍OLED的结构、发光原理，以及其在柔性显示、高对比度屏幕等方面的优势。 激光器（简述）： 在不涉及激光器内部构造的前提下，我们将侧重于介绍不同类型的商用激光器（如半导体激光器、光纤激光器）及其主要参数，例如波长、功率、光束质量，以及它们作为高性能“光能源”在具体应用中的选择依据。 其他特种光源： 简要介绍氙灯、卤素灯等在特定应用场景下的光源特性。 光电探测器： 光电二极管（Photodiode）： 讲解光电二极管的光电转换原理、响应速度、灵敏度等参数，以及其在光信号检测、光通信接收端等方面的应用。 光电倍增管（PMT）： 介绍PMT的高灵敏度和快速响应特性，以及其在痕量检测、荧光测量等领域的应用。 CMOS与CCD图像传感器： 详细分析CMOS和CCD的工作原理，讲解像素尺寸、量子效率、噪声、动态范围等关键指标，以及它们如何捕获和数字化光学图像，是现代相机、扫描仪、医学成像设备的核心。 焦平面阵列探测器： 介绍红外、紫外等特殊波段的焦平面探测器，及其在热成像、光谱分析等领域的应用。 本章旨在让读者理解，光学系统的“输入”与“输出”端是实现功能的核心。对这些新型光源和高效探测器的深入了解，是设计和优化光学系统的基础。 第四章：光学成像系统与视觉技术 本章将深入探讨如何利用光学元件组合来构建能够形成清晰、准确图像的系统： 成像原理与类型： 介绍共轭关系、物像关系，以及成像系统中常见的像差及其对图像质量的影响。 显微成像系统： 讲解光学显微镜（如复式显微镜、立体显微镜）的基本原理，包括放大率、数值孔径（NA）、分辨率等关键概念，以及其在生物、材料科学等领域的研究作用。 望远成像系统： 介绍望远镜（如折射式、反射式）的光学设计，以及其在天文学、军事侦察等领域的应用。 相机与镜头系统： 深入分析相机镜头的设计，包括变焦镜头、定焦镜头、广角镜头、长焦镜头等，以及光圈、焦距、快门速度等参数对成像效果的影响。 机器视觉系统： 探讨机器视觉在工业自动化、质量检测、机器人导航等方面的应用，以及其所需的成像系统、光源、图像处理算法等。 光学测量与计量： 介绍干涉测量、投影测量、三维扫描等光学测量技术，以及它们在精密制造、形貌分析中的作用。 本章强调，光学成像系统的设计是一个系统工程，需要综合考虑光学元件、光源、探测器以及软件算法的协同工作。 第五章：现代光学工程的应用前沿 本章将展示光学工程在各个领域的蓬勃发展和创新应用： 光通信： 介绍光纤通信系统的基本架构，包括光信号的产生（激光器）、传输（光纤）、接收（光电探测器），以及光信号的调制与解调技术。重点关注其在高速、大容量信息传输中的核心地位。 光医疗： 激光医疗： 介绍激光在手术（如眼科、皮肤科）、诊断、治疗（如光动力疗法）中的应用，强调其非侵入性、高精度和选择性的特点。 生物成像： 探讨光学方法在生物细胞、组织成像中的应用，如共聚焦显微镜、多光子显微镜等，以及它们在生命科学研究中的重要性。 光存储： 简要介绍光学存储技术（如CD、DVD、蓝光光盘）的工作原理，以及未来可能的光存储技术方向。 光制造与3D打印： 激光加工： 介绍激光切割、激光焊接、激光打标等精密加工技术，及其在金属、非金属材料加工中的优势。 光固化3D打印： 讲解基于光固化原理的3D打印技术，如SLA、DLP等，以及它们在原型制造、精密器件生产中的应用。 显示技术： 除了LED和OLED，还将简要提及其他与光学相关的显示技术，如投影技术、全息显示等。 环境监测与遥感： 介绍光学技术在气体监测、水质分析、大气成分探测、地球资源遥感等方面的应用。 本章的目的是拓宽读者的视野，展示光学工程的无限可能性，激发其在更广泛领域中应用光学原理和技术的灵感。 总结： 《光影织梦：现代光学器件的设计与应用》是一本面向广泛工程技术人员、科研工作者以及高等院校学生的专业书籍。它提供了一个从基础光学理论到尖端应用的全景式介绍，旨在帮助读者深入理解现代光学器件的构成、工作原理、设计方法以及在各个领域的强大应用能力。本书力求以严谨的学术态度、清晰的逻辑结构和丰富的实例，为光学工程领域的学习者提供宝贵的知识财富，并激发他们在这个充满活力的领域中不断探索与创新。

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这本书的排版质量非常高，纸张的选用和印刷的清晰度都达到了可以收藏的级别。但最让我惊喜的是它的注释和参考文献部分。我发现作者不仅仅是罗列了前人的经典著作，还非常巧妙地引用了很多近五年内发表在前沿期刊上的创新性成果。这对于我们这些需要紧跟技术前沿的从业人员来说，价值巨大。每当书中提及一个关键技术点时，脚注里往往会附带一个关键论文的 DOI 或者精确的引用信息，这使得读者可以方便地进行“深度挖掘”。我个人尝试着去追溯了其中几个关于超快激光脉冲形成机制的引用，发现它们确实是该领域最新的突破点。这种严谨的学术态度和对信息时效性的把控，让这本书的参考价值远远超出了普通的教材范畴，更像是一本高水平的“技术手册兼综述”。而且，书中对一些敏感的工程参数的讨论也相当到位，没有回避那些“非理想”情况下的复杂性，这种求真的精神，在很多浮于表面的科普读物中是很难看到的。

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我是一个主要从事材料科学研究的工程师，平时的工作接触激光加工的机会不少，但对激光器本身的物理原理和工程实现细节了解得并不够深入。这本书的出现，很大程度上弥补了我的知识盲区。我特别欣赏它在“工程实现”这个维度上的深度。很多教科书只停留在理论推导，但这本书却非常注重实际操作中的“痛点”和“诀窍”。比如，在讲到热透镜效应和光束质量控制时，作者给出了好几个非常实用的优化方案，包括冷却系统的设计参数建议、不同泵浦源的适用场景对比分析，甚至连光束诊断的常用工具和软件的局限性都提到了。这对我后续优化现有的激光焊接工艺非常有指导意义。书里对不同工作介质（如Nd:YAG、钛蓝宝石等）的特性对比分析也极其到位，表格清晰，结论明确，直接就能拿来做技术选型参考。坦白说，我以前处理一些激光器故障时，往往需要翻阅大量的厂商手册和零散的论文，但这本书几乎把这些知识点系统地整合在了一起，形成了一个完整的知识网络，极大地提高了我的问题解决效率。

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我最喜欢这本书的另外一个特点是它的“跨学科视野”。虽然书名听起来非常聚焦于“工程”二字，但作者却花了相当大的篇幅去讨论激光技术与信息技术、生物医学领域的交叉应用。比如，在介绍光纤激光器时，它不仅深入讲解了掺杂过程和增益特性，还扩展到光纤通信的原理，以及光纤在医疗诊断中的应用潜力。这种宏观的视角避免了技术讨论陷入“只见树木不见森林”的困境。读完关于激光与物质相互作用的章节后，我对于如何设计更高效、更安全的生物成像系统有了全新的理解。它没有简单地罗列应用案例，而是从底层的物理机制出发，阐述了为什么特定的激光参数（如波长、脉冲宽度）会对不同的生物组织产生特定的影响。这种由内而外的逻辑推导，极大地拓宽了我的思路，让我意识到激光技术远比我原先想象的要复杂和有趣得多，它不仅仅是制造工具，更是探索未知世界的钥匙。

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这本书的语言风格在专业书籍中算是非常独特的。它不像某些经典教材那样，每一个句子都像是被数学公式严格限定过的，而是充满了作者个人的思考和对这门学科的热爱。在解释一些难度较高的概念时，作者会采用一种类似于“智者对徒弟的教诲”的语调，既有权威性，又带着一种鼓励探索的精神。例如，在总结不同拓扑结构对激光模式影响时，他用了这样一句话：“我们设计的不是一个简单的光容器，而是一个与光子共舞的精密剧场。” 这种富有诗意的表达，在严肃的技术文档中显得尤为动人，也让整个阅读过程变得非常享受，而不是一种负担。对于那些可能对传统硬核物理望而却步的年轻学生来说，这本书提供了一个非常友好的入口。它不仅教授了“是什么”和“怎么做”，更重要的是，它激发了读者去思考“为什么是这样”，以及“未来还能怎样”。这种对科学精神的弘扬，比单纯的知识传授更具长远的价值。

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这本书的装帧设计真的很有意思，封面那种深沉的墨绿色配上烫金的书名，一下子就抓住眼球了。拿到手里沉甸甸的，感觉内容一定很扎实。我本来以为会是一本偏理论，读起来会很晦涩的专业书，结果翻开第一章就发现，作者的叙述方式相当平易近人。他没有直接堆砌那些复杂的数学公式，而是通过一些非常形象化的例子来引入概念。比如，讲到材料吸收和发射光的机制时，他竟然用到了我们日常生活中“水杯接水”的比喻，一下子就把抽象的光子-原子相互作用给具象化了。这种将深奥物理概念“翻译”成生活语言的能力，真的是非常高超。而且，书中对于不同类型激光器的发展历史梳理得非常清晰，从早期的红宝石激光器到后来的半导体激光器，每一步的突破点和背后的关键技术难点都讲得一清二楚，让人读起来完全没有那种枯燥的历史陈述感，反而像在看一部技术演进的史诗。特别是关于腔体设计那一部分，图示非常精妙，那些复杂的几何关系，通过几笔简单的线条就解释透彻了，对于初学者来说简直是福音。这本书的结构安排也很有条理，章节之间的逻辑过渡非常顺畅，不会让人有“跳跃感”。

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