Grundlagen Der Photonik (German Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH Verlag GmbH

作者:Bahaa E.A. Saleh

出品人:

页数:1430

译者:

出版时间:2008-03-12

价格:USD 109.54

装帧:Paperback

isbn号码:9783527406777

丛书系列:

图书标签:

• Photonics
• Optics
• Physics
• Laser Physics
• Fiber Optics
• Optical Engineering
• Quantum Optics
• Nonlinear Optics
• German Language
• Scientific Literature

光子学基础 (德语版) 以外的图书简介：深入探索现代物理与工程交叉领域 书名： 现代光电子学与量子光学前沿进展 作者： [此处可设想一位领域内知名专家，例如：Prof. Dr. Elias Hoffmann] 出版社： [此处可设想一家专业的学术出版社，例如：Technikwissenschaftlicher Verlag Berlin] 出版年份： 2024年 --- 内容概述：超越基础，聚焦前沿 本书《现代光电子学与量子光学前沿进展》旨在为已经掌握光子学基本原理（如电磁波理论、半导体物理基础以及基本激光器结构）的研究人员、高年级本科生和研究生提供一个深入了解当前光电领域最活跃、最具颠覆性的研究方向的平台。它并非对“光子学基础”（Grundlagen der Photonik）概念的重复阐述，而是将视角直接投向那些正在重新定义技术边界的前沿课题，重点关注新材料、新型器件结构、非线性光学现象的深度应用以及量子效应在信息和传感技术中的集成。 全书共分为五大部分，共计十五个章节，每一章都由该领域的资深专家撰写，确保了内容的深度、准确性和前沿性。 --- 第一部分：先进光波导与集成光子学 (Advanced Waveguides and Integrated Photonics) 本部分摒弃了对传统光纤和分立元件的常规描述，转而聚焦于硅基、氮化硅（SiN）和铌酸锂（LiNbO3）平台上的超高密度集成。 第一章：亚波长光子晶体与超材料 详细探讨了如何利用周期性结构（光子晶体）或人工设计结构（超材料/超表面 Metasurfaces）实现对光场传播的精确控制，包括： 零阶和高阶拓扑保护的边缘态在无损波导中的应用。 超表面在光场汇聚与衍射控制中的革命性应用，重点分析了其在超分辨成像和片上偏振分束器中的实际性能指标。 讨论了负折射率材料的理论限制与实际工程化挑战。 第二章：异质集成与光电混合系统 本章侧重于将光子学元件与电子学元件（如CMOS电路）以及其他材料（如III-V族半导体用于激光发射）进行高效集成的技术。 硅光子芯片上的激光器耦合：深入分析了基于外延生长或键合技术的激光器与硅波导之间的低损耗耦合机制。 高速调制器的性能极限：对比了电吸收调制器（EAM）和马赫-曾德尔调制器（MZM）在Tbps级别数据传输中的功耗与带宽限制，并介绍了新型载流子注入调制技术。 --- 第二部分：非线性光学与超快现象的精确控制 (Precise Control over Nonlinear Optics and Ultrafast Phenomena) 本部分深入探讨了光与物质相互作用在强场或特定介质中产生的复杂效应，这些效应是实现新功能器件的基础。 第三章：超连续谱（Supercontinuum Generation）的频率梳应用 讨论了在特种光纤（如空心光纤或高非线性光纤）中，皮秒/飞秒激光脉冲与介质相互作用产生的宽带光谱。重点在于： 频率梳在绝对频率测量中的校准与稳定性，超越了基础的光谱学定义。 飞秒激光加工中的热效应抑制：如何利用特定的超快脉冲整形技术来最小化材料损伤。 第四章：高阶非线性效应与光孤子动力学 超越传统Kerr效应，分析了四波混频（FWM）、自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）在复杂光纤网络中的噪声和串扰问题。 光孤子在非线性色散管理光纤中的传输特性：详细分析了有效色散参数的优化和孤子受激拉曼散射（SRS）的抑制方法。 --- 第三部分：量子光源与量子信息处理 (Quantum Sources and Quantum Information Processing) 本部分完全专注于单光子源、纠缠光源以及它们在下一代计算和通信中的潜在应用，这是与经典光电子学最大的区别点。 第五章：单光子源的制备与表征 本书不介绍LED或激光器的基本原理，而是聚焦于确定性单光子源（Deterministic Single Photon Sources）。 量子点（Quantum Dots）的定制化生长：讨论了InAs或GaN量子点在微腔耦合后的光子发射效率（Purcell效应）和单光子纯度（二阶关联函数$g^{(2)}(0)$）。 基于色心（Color Centers）的单光子发射体：如金刚石中的NV色心，探讨其在室温下的工作稳定性和长相干时间。 第六章：纠缠光子对的生成与应用 深入研究了通过自发参量下转换（SPDC）和自发四波混频（SFWM）生成高亮度、高纯度的纠缠光子对的技术。 纠缠源的空间和时间模式匹配：如何利用空间光调制器（SLM）来控制纠缠态的空间模式，以提高量子隐形传态或量子密钥分发（QKD）的效率。 第七章：量子计算中的光子实现 概述了基于玻色子采样（Boson Sampling）的线性光学量子计算（LOQC）架构，并讨论了其扩展到容错量子计算的挑战，例如如何实现高效的光子存储和可编程的线性光学元件。 --- 第四部分：先进传感与成像技术 (Advanced Sensing and Imaging Techniques) 本部分探讨了如何利用光子学原理来实现超越传统衍射极限的测量精度和灵敏度。 第八章：光学相干层析成像（OCT）的最新进展 重点介绍了血管内OCT和偏振敏感OCT在生物医学诊断中的应用。分析了如何通过高分辨率的傅里叶域处理来提高轴向分辨率，并讨论了宽带光源（如超辐射二极管或基于光孤子的光源）的选择标准。 第九章：表面等离子激元共振（SPR）传感器的升级 本书不涉及基础SPR原理，而是深入研究了局域表面等离子激元（LSPR）阵列和等离子体超表面在实现高灵敏度、多目标传感中的集成。 增强拉曼散射（SERS）的机理与基底工程：如何设计具有“热点”效应的纳米结构以最大化信号增强。 第十章：计算成像与压缩感知 探讨了如何利用计算方法（而非传统光学系统）来重建图像，这在低光照或快速成像场景中至关重要。重点分析了单像素相机背后的数学原理和硬件实现。 --- 第五部分：光电材料与器件的物理极限 (Physical Limits of Optoelectronic Materials and Devices) 本部分是对前沿物理限制的探讨，涉及新型半导体、拓扑材料以及器件热管理。 第十一章：二维材料的光电子学潜力 重点分析了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs，如MoS2, WSe2）在光电器件中的独特优势。 狄拉克锥与零带隙光吸收：石墨烯在太赫兹和红外光探测中的应用。 TMDs中的激子束缚态：及其在超低功耗光电探测器中的潜力。 第十二章：钙钛矿光伏与光电探测 钙钛矿作为下一代光吸收材料，本书详细分析了其在高效光伏电池（超越传统硅电池的Shockley-Queisser极限潜力）和高速光电二极管中的长期稳定性挑战，包括湿度、光照和温度对晶格结构的影响。 第十三章：高功率激光二极管的热管理 在高功率应用中，热耗散是限制器件寿命的关键。本章分析了热电冷却（TEC）与微通道散热技术的集成方案，以及宽禁带半导体（如GaN）在提高光电转换效率方面的优势。 第十四章：光电器件中的界面效应与陷阱态 深入探讨了在半导体异质结、量子阱结构中，由于晶格失配或表面处理不当引起的界面缺陷如何影响载流子寿命和器件效率。 第十五章：太赫兹（THz）波段的光学调控 太赫兹波段在安全检测、高带宽通信中极具潜力，但传统器件效率低下。本章分析了如何使用超快激光泵浦-探测技术来激活和调控半导体或铁磁体材料中的载流子，从而在太赫兹频段实现有效的源发射和吸收。 --- 总结 《现代光电子学与量子光学前沿进展》是一本面向深度研究的参考书，它假设读者已经熟悉了光子学领域的基础概念，并致力于提供关于如何突破当前技术瓶颈、如何利用最新发现和材料创新的实用和理论指导。本书的结构旨在搭建一座从成熟的光子学技术到下一代颠覆性光电器件的坚实桥梁。

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阅读这本书的过程，与其说是学习，不如说是一场持续的智力挑战与享受并存的旅程。我发现作者在平衡理论深度与工程实用性方面做得非常出色，这种平衡是许多专业书籍难以企及的。比如，当讨论到半导体光电子学时，它没有停留在简单的能带理论介绍上，而是迅速深入到异质结的载流子输运机制，以及激光器阈值以下和阈值以上的动态特性分析。尤其让我印象深刻的是其中关于非线性光学效应的部分，作者没有回避其背后的张量分析和高阶微扰理论，但同时，他又巧妙地穿插了大量关于光纤通信、光学开关等实际技术案例的讨论。这种“理论为王，应用开路”的叙事结构，极大地激发了我将抽象概念具象化的兴趣。每当我感觉公式有些枯燥时，翻过一页，往往就能看到一个与该理论密切相关的、具有里程碑意义的实验或器件介绍，这使得整个阅读体验充满了节奏感和层次感，避免了纯理论书籍容易产生的沉闷感。这本厚重的著作，确实是为那些渴望从根本上理解光子学“黑箱”运作原理的求知者准备的。

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初次上手这本书时，我最直观的感受就是其内容的密度和广度令人咋舌。它不像市面上某些宣称涵盖“所有”的入门书籍那样，浅尝辄止地蜻蜓点水。相反，它似乎有一种近乎偏执的对细节的追求。例如，在处理波动光学部分时，作者并没有满足于仅给出麦克斯韦方程组在特定介质中的简化形式，而是花费了大量的篇幅去推导这些方程在不同边界条件下的精确解，并且深入探讨了傅里叶光学在图像处理和衍射理论中的实际应用细节。那些复杂的数学推导，虽然初看之下颇具挑战性，但作者的笔触却异常清晰，每一步的逻辑衔接都如同精密的齿轮咬合，使得原本晦涩的公式仿佛拥有了生命和清晰的物理图像。我记得有一次为了理解某个特定腔体内的光束整形问题，我查阅了其他几本参考书，但都没有这本书中给出的那种层次分明的分析过程来得透彻。这本书要求读者投入时间去消化，去演算，但回报是极其丰厚的——它训练的不仅仅是你的知识量，更是你的物理直觉和数学建模能力。它更像是为那些准备投身于光电子器件设计或高级物理研究的人准备的工具箱，而非仅仅是信息接收器。

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这本书的排版和插图质量，无疑提升了我的阅读舒适度，这一点对于一本技术性如此强的书籍来说至关重要。通常，复杂的图表往往因为印刷质量不佳而变得模糊不清，尤其是在表示光束模式或晶体内部光场分布时，细节的缺失是致命的。然而，在这本书中，即便是那些涉及到高维空间或者复杂干涉图案的示意图，其线条的锐利度和颜色的层次感都保持了极高的水准。更值得称赞的是，图注的撰写方式非常精炼，它们不仅仅是图片的简单描述，更像是对图表所揭示的物理现象进行的高度概括和强调。例如，在介绍光纤模式传输特性的剖面图旁，图注会直接点出某一特定包层参数组合对模场直径和色散系数的影响趋势，这种即时反馈机制极大地加快了我对信息的吸收速度。此外，书中使用的字体选择也十分考究，它既保证了公式中上下标和希腊字母的可读性，又在正文中保持了一种典雅的阅读感受，让人愿意沉浸其中，长时间地与书中的内容进行“对话”。

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这本书的封面设计初见就给我一种沉稳、专业的印象，那种深沉的蓝色调，搭配着清晰的、近乎雕刻般的白色字体，瞬间就将读者的注意力从那些花里胡哨的科普读物上吸引开来。我一直对光电领域抱有浓厚的兴趣，尤其是在理论基础层面进行深入探索，而拿到这本书后，我立刻感觉到它蕴含的深度。首先映入眼帘的是那详尽的目录结构，它不仅仅是章节的简单罗列，更像是一张精密构建的知识地图，清晰地勾勒出了从基础光学原理到复杂光子系统构建的完整路径。每一个小标题都精准地指明了其所涵盖的知识点，没有丝毫的含糊其辞。那种严谨的学术态度，让我在翻阅扉页和前言时就对作者的专业水准深信不疑。我特别注意到作者在引言中对这门学科的历史脉络梳理得非常到位，既有对经典物理学奠基工作的致敬，也清晰地指出了当前研究的前沿瓶颈所在，这种宏观的视角把握，对于构建一个扎实的知识框架至关重要。它给我的感觉是，这不是一本应付考试的教材，而更像是一位经验丰富的导师，在引导你一步步揭开光子世界的神秘面纱，每一个概念的引入都显得深思熟虑，力求让读者真正理解“为什么”而不是仅仅记住“是什么”。

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坦率地说，对于一个初次接触光子学领域的人来说，这本书的上手难度无疑是相当高的，它要求读者必须具备扎实的微积分、线性代数以及基础电磁学背景。但对于有志于在光电子工程或基础物理领域深耕的人而言，我敢断言，它提供的知识密度和严谨程度是无与伦比的。我个人最欣赏的一点是作者在关键概念定义上的毫不妥协。比如，在阐述光子晶体的布拉格反射时，作者没有选择那种过于简化的类比，而是坚持使用能带结构和周期性势场下的电子波解的类比方法来引入光子的“有效质量”概念，这虽然让理解过程变长了，但一旦理解，后续所有相关的概念，如光子带隙的拓扑性质，都会迎刃而解。这本书迫使你思考，而不是被动接受。它更像是一份“蓝图”，而不是一份“成品”，它为你提供了构建知识大厦的最高标准工具集，后续的精修和应用则完全取决于阅读者的努力和决心。它绝对是那种会伴随你度过数年学术生涯的必备参考书。

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