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出版者:四川大学

作者:张明高 编

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2007-8

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787561438107

丛书系列:

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《现代光学前沿进展与应用》 本书简介 本书全面系统地梳理了21世纪以来光学领域最具革命性和突破性的前沿研究进展，重点聚焦于光与物质相互作用的新机理、新型光功能材料的创制及其在信息技术、生物医学和先进制造等领域的颠覆性应用。本书旨在为光物理、光学工程、应用物理、电子信息等相关专业的高年级本科生、研究生以及科研工作者提供一份深入且具有前瞻性的参考资料。 第一部分：超快与非线性光学的新疆界 本部分深入探讨了超快激光技术向阿秒乃至塞秒量级的延伸所带来的物理学新发现。详细阐述了高次谐波产生（HHG）在软X射线波段的最新进展，特别是在阿秒脉冲的相干控制与量化研究中的应用。内容涵盖了高次谐波在实空间成像（如电子显微镜中的“光镊”）中的潜力，以及在实时观测电子运动方面的最新实验突破。 非线性光学方面，本书重点介绍了超表面（Metasurfaces）在实现传统光学元件难以企及的相位、振幅和偏振调控方面的最新成就。详细分析了L3/L4结构设计原理，及其在集成光子芯片上的应用，尤其是在拓扑光子学和光计算中的独特优势。讨论了基于等离激元共振的超分辨成像技术（如STED和SIM的后续发展），以及在亚衍射极限探测生物分子结构方面的最新进展。 第二部分：拓扑光子学与量子光学集成 拓扑物理的概念已被成功引入光学领域，形成了新兴的拓扑光子学。本书系统介绍了拓扑绝缘体在光子晶体和超材料中的模拟实现，包括对拓扑平庸态与拓扑非平庸态的区分、边缘态的保护机制（如时间反演对称性保护和手性传播）。重点分析了拓扑光子带隙的概念及其在抗背散射、单向光传输中的关键作用，为构建鲁棒的光通信网络提供了新的理论基础。 量子光学部分着重于光子源的集成化与可扩展性。详细介绍了单光子源、双光子纠缠源在片上集成光路中的实现技术，包括利用半导体量子点（QD）和色心（NV Center）作为系综量子比特的方法。深入剖析了腔量子电动力学（cQED）在增强光与物质耦合、实现高保真度量子逻辑门操作中的最新成果。此外，本书还探讨了玻色采样（Boson Sampling）实验装置的规模化挑战与进展，以及对通用量子计算潜在的意义。 第三部分：新型光与物质相互作用的调控 本部分关注于极端条件下的光与物质相互作用，以及对光场本身的精细塑形能力。 光场塑形与极端光场： 详细介绍了空间光调制器（SLM）在生成复杂光束，如涡旋光束（Vortex Beams）、贝塞尔光束（Bessel Beams）和拉盖尔-高斯光束（LG Beams）方面的技术细节。特别强调了如何利用这些光场进行光学捕获、微纳操作（Optical Tweezing）和高精度材料加工。同时，对超强激光场（Intensity $> 10^{22} ext{W/cm}^2$）与等离子体相互作用中的非线性电磁场动力学进行了详尽的阐述，包括其在产生高能电子和质子束方面的潜力。 智能光学材料： 探讨了响应性材料（如相变材料、电光/磁光材料）在动态光控领域中的应用。重点分析了可重构超表面（Reconfigurable Metasurfaces）如何通过电、热、光或机械刺激实现对光信号的实时调制，这对于下一代动态全息显示和实时光谱调控至关重要。深入讨论了基于石墨烯、二硫化钼等二维材料的光电耦合机制及其在超灵敏光电探测器中的性能优化。 第四部分：前沿技术在交叉领域的应用 本部分聚焦于将上述光学前沿技术转化为实际应用，特别是跨学科领域的突破。 生物医学光子学： 详细介绍了多光子显微技术（如双光子、三光子激发）在活体、深层组织成像中的优势，以及如何利用光声成像（PAI）结合新型造影剂实现高分辨率的分子和功能成像。讨论了光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT）中光敏剂效率的提升，以及集成光子芯片在便携式即时诊断（POCT）设备中的集成路径。 光计算与机器学习： 全面梳理了基于光子学的深度学习加速器（Optical Neural Networks）。解释了如何利用波导阵列、Mach-Zehnder干涉仪网络模拟神经网络的矩阵乘法操作，以克服电子器件在能效和速度上的瓶颈。讨论了模拟计算与数字计算的结合策略，以及在处理大规模数据集和实时信号处理中的优势。 先进制造与传感： 涵盖了飞秒激光直写技术在三维精密结构制造中的应用，例如在微流控芯片、生物支架制造方面的进展。在传感方面，重点介绍了表面等离子体共振（SPR）传感器和分布式光纤传感技术（DFOS）在环境监测和结构健康监测中实现超高灵敏度的最新突破，包括基于光子晶体光纤和超表面增强的传感方案。 本书内容结构严谨，理论深度与实验细节并重，辅以大量最新的研究案例和数据图表，旨在推动读者对现代光学的理解迈入一个更具深度和广度的层次，并激发其在未来研究方向上的创新思维。

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与其他同类书籍相比，这本书的排版风格显得格外清爽和易读。很多教材为了塞进更多内容，常常将公式、文字和图表挤压在一起，让人眼花缭乱，但这本书似乎懂得“留白”的艺术。大段的文字之间有着恰到好处的间距，公式块的编排错落有致，使得阅读节奏非常舒缓。尤其是一些关键的实验步骤描述，它们被单独提取出来，使用了不同的字体或边框进行强调，这对于实际操作时的对照参考极为友好。我甚至发现，即使是那些复杂的数学推导过程，由于清晰的结构和缩进的运用，也变得不再那么令人望而生畏，完全是一次赏心悦目的阅读旅程。

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我是一个非常注重实际动手能力的学习者，所以一本好的实验指导书对我来说，最重要的就是它的可操作性和指导的细致程度。这本书在这方面确实展现了其专业性。它不仅仅是给出了实验的理论背景，更重要的是，它详细描述了从仪器准备、数据采集到误差分析的每一个微小环节。例如，对于一个光学实验，它不仅告诉你应该如何对准准线，还煞有介事地提到了环境温度和湿度可能对测量结果产生的微小影响，这种对细节的关注度是教科书级别的。这让我感觉自己不是在看一本死板的说明书，而是在跟随一位经验丰富的导师进行一对一的指导，极大地增强了我独立完成实验的信心和能力。

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这本书的语言风格非常具有感染力，它没有采用那种冷冰冰的、纯粹的学术腔调，反而带有一种温和的引导性。作者似乎非常清楚学生在学习过程中可能遇到的思维定势和常见的误区，因此，在一些关键的结论处，会插入一些富有哲理性的思考，或者用生动的比喻来帮助我们建立更直观的物理图像。这种“润物细无声”的教学方式，远比死记硬背公式要有效得多。我感觉自己阅读的不是一本教材，而是一次和一位渊博学者的思维对话，它不仅教授知识，更重要的是，它在培养我们用物理学的思维去观察和理解这个世界的方法论，这种收获是无价的。

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这本书的印刷质量真是让人眼前一亮，纸张的触感细腻光滑，即便是长时间阅读也不会感到疲劳。装帧设计简洁而不失大气，封面设计上的排版布局既现代又富有学术气息，让人在书架上第一眼就被吸引。我特别欣赏它在细节上的用心，比如书页边缘的处理，既保护了纸张，也增加了书籍的耐用性。对于一本经常需要翻阅和做笔记的教材来说，这样的物理质量绝对是加分项。当然，内容本身才是核心，但一个好的载体能极大地提升学习的愉悦感，这本书在这方面做得非常出色，拿到手中就感觉分量十足，是一本值得收藏和反复使用的工具书。

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我最近在学习一个非常前沿的物理分支，希望能找到一本能提供扎实理论基础又兼顾实践操作的参考书，而这本厚厚的著作无疑让我找到了方向。它对那些复杂的物理概念，比如量子纠缠或者广义相对论中的某些效应，讲解得深入浅出，绝非那种停留在表面概念的浅薄介绍。作者似乎花费了大量精力去构建一个逻辑自洽的知识体系，每一步推导都清晰可循，即便遇到晦涩难懂的部分，通过细致的图表和清晰的文字说明，也能被我这个非专业出身的读者所领悟。读完其中关于高斯定律的应用那一章后，我感觉自己对电磁场的理解提升到了一个新的层次，这才是真正有价值的深度阅读体验。

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