The Elements of Nonlinear Optics (Cambridge Studies in Modern Optics) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Paul N. Butcher

出品人:

页数:360

译者:

出版时间:1991-07-26

价格:USD 62.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521424240

丛书系列:

图书标签:

Nonlinear Optics
Optics
Physics
Quantum Optics
Laser Physics
Condensed Matter Physics
Electromagnetism
Cambridge University Press
Scientific Research
Photonics

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具体描述

There has recently been a rapid growth of activity in nonlinear optics. Effects such as frequency doubling, stimulated Raman scattering, phase conjugation and solitons are of great interest both for their fundamental properties and their many important applications in science and engineering. It is mainly these applications - especially in telecommunications and information processing - that have stimulated the recent surge of activity. This book is a self contained account of the most important principles of nonlinear optics. Assuming only a familiarity with basic mathematics, the fundamentals of nonlinear optics are fully developed from basic concepts. The essential quantum mechanical apparatus is introduced and explained. In later chapters the underlying ideas are illustrated by discussing particular experimental configurations and materials. This book will be an invaluable introduction to the field for beginning graduates in physics or engineering, and will provide an excellent overview and reference work for active researchers in the field.

光学前沿：现代光与物质相互作用的深刻洞察书籍名称：光场调控与先进光学材料 (Field Manipulation and Advanced Optical Materials) 作者：[此处可填入虚构的权威学者姓名，如：Dr. Alistair V. Thorne & Prof. Elena R. Petrova] 出版商：[此处可填入一个具有学术声誉的虚构出版社名称，如：Meridian University Press] --- 内容概要本书《光场调控与先进光学材料》旨在系统梳理并深入探讨二十一世纪光学领域中的两个核心交叉学科：精确光场调控技术与新型功能光学材料的构筑与应用。本书超越了经典光学和线性光学范畴，聚焦于非线性、量子效应以及极端条件下的光与物质相互作用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论模型构建到尖端实验技术实现的完整链条，为从事光子学、凝聚态物理、材料科学以及精密工程的科研人员和高年级研究生提供了一部前沿且实用的参考著作。全书共分八个主要章节，辅以详细的数学推导和丰富的案例分析。 --- 第一部分：光场调控的精细化与极端化第一章：超构材料中的广义电磁响应本章首先回顾了传统介质中电磁波的传播规律，随后将焦点转向超构材料（Metamaterials）。详细阐述了负折射率、零折射率以及超表面（Metasurfaces）的理论基础。重点讨论了如何通过亚波长尺度的结构设计，实现对光波的相位、振幅和偏振态的任意调控，尤其关注广义斯涅尔定律在平面结构上的实现。讨论了各向异性超材料在实现单向光传输和自旋-轨道耦合方面的潜力。第二章：飞秒激光脉冲的整形与压缩本章深入探讨了在极短时间尺度内（皮秒至阿秒量级）对光场进行精确控制的技术。详细介绍了啁啾脉冲放大（CPA）技术在产生高能、短脉冲激光中的应用。随后，本书聚焦于脉冲的时域整形（Temporal Shaping），包括空间光调制器（SLM）在脉冲相位控制中的作用，以及如何利用非线性光学效应（如自聚焦和自相位调制）进行脉冲的带宽拓展和有效压缩，最终实现对瞬态物理过程的实时“捕捉”。第三章：拓扑光子学中的波导与边界效应本章将拓扑概念引入光子系统。详细解释了拓扑绝缘体和拓扑半金属在光波导设计中的类比和应用。重点阐述了光子带隙理论以及拓扑边缘态的形成机制，这些边缘态对缺陷和散射具有极强的鲁棒性。书中通过详尽的案例分析了如何利用拓扑性质来设计无损耗、高效率的光学器件，如单向传输的环形谐振器和抗背散射的耦合阵列。 --- 第二部分：先进光学材料的设计与合成第四章：量子点与低维纳米结构的光谱特性本章聚焦于半导体纳米晶体和低维材料（如二维过渡金属硫化物——TMDs）的光学性质。详细分析了量子限域效应如何改变电子能级结构，从而实现可调谐的发光波长。书中对比了胶体量子点、核壳结构量子点在荧光效率和光稳定性上的差异。此外，深入讨论了单层材料中的激子-极化激元的形成、寿命及其在光电器件中的应用潜力。第五章：非晶与高熵氧化物的光学性能工程本章探讨了复杂氧化物体系的光学特性调控。重点关注高熵氧化物（HEOs）的晶格畸变和局域环境对吸收光谱和散射特性的影响。书中分析了如何通过精确控制烧结温度和气氛，诱导材料内部形成特定的缺陷态（如氧空位），从而实现对材料透明度、折射率（特别是色散曲线）的精细工程化，这对于高功率激光窗口和光纤涂层的设计至关重要。第六章：生物相容性光学材料与活体成像本章将光学材料的应用扩展至生物医学领域。讨论了用于生物组织成像和治疗的近红外（NIR）窗口材料的设计原则，包括上转换纳米粒子（UCNPs）和基于稀土掺杂的纳米探针。书中强调了材料的生物相容性、水溶性和光稳定性的重要性，并提出了解决光漂白和深层组织散射问题的材料设计策略。 --- 第三部分：光与物质的强耦合系统第七章：腔光子学与强耦合现象本章系统性地介绍了光腔（Optical Cavity）的设计，从Fabry-Perot腔到表面等离子体共振腔（SPR Cavities）。核心内容在于阐述光-物质强耦合的判据（即耦合强度 $Omega$ 大于耗散率 $Gamma$ ）。详细分析了Jellium模型在描述有机分子或量子点与高品质腔体耦合时的适用性，以及由此产生的偏振激元（Polaritons）的独特光频响应特性。第八章：超快非线性过程中的多光子效应与频率转换本书最后一部分回归到高强度光与物质的相互作用。详细梳理了高次谐波产生（HHG）、载流子倍频等重要的非线性过程。区别于基础的二阶非线性，本章重点讨论了在极高光场强度下，多光子吸收和高阶非线性响应的理论建模，特别是如何利用具有特定对称性要求的晶体（如周期性极性结构）来优化频率转换效率，为太赫兹波的产生和频率上转换检测提供理论基础。 --- 读者对象本书适合具有扎实的经典电磁学、量子力学和固体物理基础的高年级本科生、研究生、博士后研究人员，以及从事光电子学、激光技术、先进功能材料研发的高级工程师。本书对深入理解前沿光学科学的读者极具参考价值。