光纤光栅理论基础与传感技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:张自嘉

出品人:

页数:265

译者:

出版时间:2009-8

价格:58.00元

装帧:平装 16开

isbn号码:9787030236708

丛书系列:

图书标签:

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• 物理测量
• 精密测量

好的，这是一本关于微纳结构光学与先进光电子器件的图书简介。 --- 图书名称：《微纳结构光学与先进光电子器件》 内容概要 本书旨在全面深入地探讨微纳光学领域的基本原理、关键技术以及新兴光电子器件的应用。它不是一本关于光纤光栅基础理论或特定传感技术的教科书，而是聚焦于光与亚波长尺度结构相互作用的物理机制，以及如何利用这些机制来设计和制造新一代高性能光电器件。 全书的叙述逻辑清晰，从电磁波在微结构中的传播理论出发，逐步深入到精密制造工艺和前沿功能器件的设计与实现。重点内容涵盖了基于等离激元（Plasmonics）、超材料（Metamaterials）、光子晶体（Photonic Crystals）以及拓扑光子学（Topological Photonics）等颠覆性概念的理论框架和实验验证。 本书力求在理论深度和工程实用性之间取得平衡，为从事纳米光子学、集成光学、高速通信和量子光学研究的科研人员、工程师及高年级本科生和研究生提供一本系统性的参考资料。 --- 第一部分：微纳光学基础理论与建模（约占全书40%） 本部分奠定了理解亚波长尺度光场调控的理论基础。 第一章：电磁散射与近场分析 本章详细阐述了解决微纳尺度问题的基本数学工具，侧重于时域有限差分法（FDTD）、有限元法（FEM）在求解麦克斯韦方程组中的应用与局限性。特别讨论了吉布斯-汉克尔变换（Gibbs-Hankel Transform）在处理周期性边界条件下的优势，以及如何精确模拟光源与复杂结构间的能量耦合。书中深入分析了近场增强效应的物理本质，特别是表面等离激元共振（SPR）的理论模型，并引入了复波数分析来精确描述衰减和传播特性。 第二章：亚波长结构中的光场调控 本章聚焦于如何利用材料的空间周期性或梯度变化来控制光的流向和性质。重点介绍了光子晶体（PCs）的能带理论，包括一维、二维及三维光子晶体的布洛赫模式分析，以及如何设计缺陷模式以实现特定波长的光限制和传输。此外，本章还详尽讨论了超材料的设计哲学，特别是如何通过亚波长单元结构（“原子”）的几何结构和材料组合来实现传统光学材料中不存在的负折射率、极化依赖的各向异性等宏观光学响应。 第三章：等离激元学导论 本章独立深入研究了表面等离激元（SPPs）。从德鲁德模型（Drude Model）对金属光学特性的描述开始，引申出金属-介质界面上电磁波的倏逝场特性。书中详细对比了局域表面等离激元共振（LSPR）和传播表面等离激元（PSPs）在增强效应和传播损耗上的差异。关键内容包括有限尺寸粒子对LSPR频率的调制、耦合等离激元结构（如哑铃结构、鱼鳞阵列）的设计规则，以及如何通过金属-介质-金属（MIM）波导实现超小尺寸的光传输。 --- 第二部分：先进光电子器件设计与实现（约占全书55%） 本部分将理论转化为实际可操作的器件设计，重点放在集成化、小型化和功能集成上。 第四章：微纳光子集成技术 本章关注如何将微纳结构集成到实际芯片平台。详述了硅基光子学（Silicon Photonics）作为主流平台的技术优势，包括SOI（绝缘体上硅）和硅基氮化硅（SiN）工艺的对比。重点介绍了光子晶体波导（PhC Waveguides）的设计与耦合机制，特别是如何解决光子晶体到常规波导的模式转换损耗问题。同时，详细介绍了纳米线波导在实现高非线性效应和光限幅器中的应用潜力。 第五章：基于超构表面的光场调控 本章是关于超表面（Metasurfaces）的专题论述，这是对二维超材料概念的延伸和应用。书中清晰地阐述了广义斯涅尔定律和Pancharatnam–Berry (PB) 相位在超表面设计中的核心作用。详细介绍了透镜阵列（Meta-lenses）的设计方法，如线性和圆形对称梯度折射率（GRIN）单元的构建，以及如何实现对不同极化态光场的独立调控（如生成矢量光束）。本章还讨论了动态可重构超表面（例如使用移相器或液晶层）的实现路径。 第六章：拓扑光子学与鲁棒性传输 本章引入了凝聚态物理中的拓扑概念到光子学领域。重点阐述了拓扑绝缘体和拓扑平庸材料的区分，以及如何通过时间反演对称性（Time-Reversal Symmetry）构建单向无损的边缘态（Edge States）。书中详细分析了霍尔效应光子晶体和高阶拓扑保护的实现机制，强调了其在抗缺陷、抗散射方面的独特优势，这对于构建高可靠性的片上光路具有里程碑意义。 第七章：光电多功能集成器件 本章将光信号调控与电学调控相结合，探讨先进光电器件的集成。重点介绍了电光调制器（EOM）的微纳化设计，特别是如何利用等离激元共振或光子晶体缺陷来大幅度减小调制器的半波电压-长度积（$V_pi L$）。此外，本章还涵盖了片上微型激光器（如二维光子晶体腔激光器）的设计，以及如何利用非线性光学效应（如倍频、和频生成）在微纳尺度上实现光源的转换和频率梳的产生。 --- 结语与展望 本书的最后一章对当前微纳光学研究的瓶颈（如损耗控制、规模化制造一致性）进行了总结，并展望了未来发展方向，包括活细胞成像中的光场整形、量子信息处理中的单光子源设计，以及光场驱动的纳米机械系统等交叉前沿领域。 本书的深度和广度，使其成为构建下一代超高速、超紧凑光电子系统的必备理论指南。

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作为一名光学专业的学生，我一直在寻找一本能够系统性介绍光纤光栅技术，并且能将理论与实际应用紧密结合的书籍。《光纤光栅理论基础与传感技术》无疑达到了我的要求。我之前学习过一些光学基础知识，但对于光纤光栅的形成机制和其在传感领域的具体实现方式，还是有些模糊。这本书从基础的光纤特性出发，逐步深入到光纤光栅的原理，包括布拉格光栅、长周期光栅等不同类型的光栅的特性和制备方法。作者用非常清晰的语言解释了为什么光纤光栅能够实现传感功能，以及不同类型的光栅适用于哪些传感需求。让我印象深刻的是，书中不仅详细介绍了温度、应变等传感器的设计，还涉及到一些更复杂的传感应用，例如化学传感和生物传感。这些内容极大地开阔了我的视野，让我意识到光纤光栅技术的应用范围之广。此外，书中提供的参考文献和进一步阅读建议，也为我后续的学习提供了宝贵的指引。

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这本书对于初学者来说，就像一本非常贴心的向导，把光纤光栅这个原本可能有些枯燥的技术，讲得生动有趣，易于理解。我之前对光纤技术了解不多，看到“光纤光栅”这个词，一开始还有点望而却步。但翻开这本书，发现里面的语言非常平实，没有太多晦涩难懂的专业术语。作者善于用一些生活中的例子来类比复杂的物理现象，比如讲解光的折射和干涉的时候，让我一下子就明白了其中的道理。而且，它不像有些书那样只讲理论，而是把理论知识和实际应用紧密地联系在一起。书中有很多图示和表格，清晰地展示了光纤光栅传感器的工作原理以及不同应用场景下的性能表现。我尤其喜欢它关于如何选择和设计光纤光栅传感器的章节，那些实际操作的建议，让我觉得即使我不是专业出身，也能对这项技术有一个基本的了解，甚至能够想象如何去实现一个简单的传感器。这本书给了我很大的信心，让我觉得光纤光栅技术并没有那么遥不可及。

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这本书的内容深度和广度都超出了我的预期，特别是它在理论推导和工程实践之间的平衡做得非常出色。我是一名在光通信领域工作多年的工程师，平时接触到的技术更新换代很快，但光纤光栅作为一种核心技术，其背后的原理我一直希望能有更透彻的理解。这本书满足了我的需求。它对光栅的衍射理论、耦合模式理论等进行了深入的探讨，并且给出了严谨的数学证明。但最让我惊喜的是，它并没有仅仅停留在理论层面，而是花了大量篇幅讲解了如何将这些理论应用于实际的传感器设计和制造过程中。例如，关于不同类型光栅的制备工艺，以及如何通过优化光栅参数来提高传感器的灵敏度和稳定性，这些都是我工作中急需了解的内容。书中还列举了许多具体的应用案例，比如在航空航航天、桥梁监测、油气管道安全等方面的应用，这些案例的分析让我看到了光纤光栅技术巨大的潜力。总而言之，这本书对于想要深入了解光纤光栅技术，并将其应用于实际工程的专业人士来说，是一本不可多得的参考书。

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这本书真的让我眼前一亮，对于我这个光学领域的新手来说，简直是及时雨。我一直对光纤通信和传感器技术很感兴趣，但之前接触到的资料大多比较零散，要么过于理论化，要么缺乏系统性。这本《光纤光栅理论基础与传感技术》恰好填补了我的空白。它不仅仅是简单地介绍光纤光栅是什么，而是从最基础的物理原理讲起，比如如何形成光栅，光栅与光波的相互作用机制等等。那些抽象的数学公式和物理概念，在作者的讲解下变得清晰易懂，甚至还穿插了一些形象的比喻，让我这个理工科不太扎实的人也能抓住核心。而且，它并没有止步于理论，而是非常务实地介绍了光纤光栅在各个领域的传感应用，比如温度、应变、压力等等，这些实例让我对这项技术有了更直观的认识。我尤其喜欢其中关于传感器设计和校准的部分，那些细节对于实际操作非常有指导意义。读完之后，我感觉自己对光纤光栅的理解上升到了一个全新的层次，为我后续深入研究打下了坚实的基础，绝对是值得反复阅读的宝藏。

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这本书在光纤光栅传感器的前沿研究和技术发展方向上，提供了非常宝贵的洞察。我关注光纤传感领域已经有一段时间了，希望能够了解最新的技术进展和未来可能的发展趋势。这本书的深度和前瞻性让我耳目一新。它不仅详细回顾了光纤光栅传感器的发展历程和经典理论，还重点介绍了近年来在材料、制备工艺、解码技术以及新型应用等方面取得的突破。例如，关于新型高灵敏度光纤光栅的制备技术，以及利用人工智能和机器学习来优化传感器性能的探索，这些内容都让我看到了这项技术巨大的潜力。书中还讨论了光纤光栅传感器在极端环境下的应用，例如在高温、高压、腐蚀性介质等恶劣条件下的可靠性问题，以及如何通过新型材料和结构设计来克服这些挑战。总而言之，这本书对于任何希望深入了解光纤光栅传感器领域，并把握其未来发展方向的研究人员和技术专家来说，都具有极高的参考价值。

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这书来的太及时了，刚好都是我弄得一塌糊涂的地方

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