正版 飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性 宋晓伟,陶海岩,林景全 978711 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性

定价：79.00元

作者：宋晓伟,陶海岩,林景全

出版社：国防工业出版社

出版日期：2017-12-01

ISBN：9787118115062

字数：

页码：163

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

---

内容提要

---

《飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性》介绍了飞秒激光超连续辐射的研究进展和物理机制以及著者近年来在飞秒激光超连续辐射领域取得的一些研究成果，其中包括飞秒激光大气及低压氮气填充毛细管中超连续辐射，飞秒激光在铜溶液以及水掺杂纳米银粒子液体中产生超连续辐射，石英玻璃及氟化钡晶体中飞秒激光成丝及超连续辐射，同时也对飞秒超连续辐射对PIN探测器工作性能影响效果进行了阐述。
　　《飞秒激光在透明介质中的传输与超连续光辐射特性》可供从事与光学学科相关专业的师生以及科研人员学习和参考，也可作为光电信息科学与工程专业和应用物理专业本科生的教材。

目录

---

作者介绍

---

宋晓伟，博士、副教授。1996—2000年在高功率半导体激光国防科技重点实验室工作。2001—2005年曾经在日本筑波大学物理系以及日本产业技术综合研究所金刚石研究中心从事半导体激光技术的研究工作。2008年9月回国到长春理工大学理学院任教并在超快光学实验室开展研究工作。现从事飞秒激光应用方面的研究，主要开展了飞秒激光成丝及其超连续辐射，飞秒激光材料表面功能性微纳结构的制备等实验研究工作。近五年来，发表学术论文10余篇，参与或承担国家科技部973项目子课题、国家自然科学基金以及省级科研项目等6项。

文摘

---

序言

---

《超快光学进展：飞秒激光脉冲与非线性相互作用》 内容简介 本书聚焦于飞秒激光在透明介质中的非线性传输过程及其引发的超连续光辐射特性，深入剖析了这一前沿领域的核心物理机制、关键技术挑战以及广阔的应用前景。全书以严谨的科学理论为基础，结合大量的实验数据和案例分析，为读者勾勒出一幅详尽的飞秒激光与物质相互作用的科学图景。 第一章：飞秒激光脉冲的生成与表征 本章首先概述了飞秒激光脉冲的产生原理，重点介绍了钛宝石锁模激光器、光纤飞秒激光器等主流的飞秒光源技术。详细阐述了脉冲的时域和频域表征方法，包括自相关函数、频率-时间映射（FROG）以及光谱相位干涉仪（SPIDER）等技术，为理解后续的非线性过程奠定坚实的基础。同时，探讨了飞秒激光脉冲在不同介质中传输时可能出现的色散效应，如群速度色散（GVD）和高阶色散，以及这些色散对脉冲形状和特性的影响。 第二章：飞秒激光在透明介质中的非线性传播理论 本章是全书的核心理论基础之一，详细阐述了飞秒激光在透明介质中传播时所遵循的非线性光学方程。重点介绍了克尔非线性效应，即介质的折射率随光强的增强而发生变化，这是产生多种非线性光学现象的根本原因。推导并分析了非线性薛定谔方程（NLSE），该方程是描述飞秒激光脉冲在介质中传播演化的基本方程。深入讨论了自聚焦、自相位调制（SPM）等现象，并分析了它们的物理机制和对脉冲特性的影响。此外，还介绍了脉冲在传播过程中可能发生的其他非线性效应，如自陡峭化（Self-steepening）、拉曼散射（Raman scattering）等，并分析了它们在超连续谱产生中的作用。 第三章：超连续光辐射的产生机制 本章专注于飞秒激光与透明介质相互作用所产生的核心现象——超连续光（Supercontinuum, SC）辐射。详细阐述了超连续谱产生的多物理机制，包括但不限于： 自相位调制（SPM）： 强大的飞秒脉冲引起介质折射率的非线性变化，导致脉冲频谱展宽。 自陡峭化（Self-steepening）： 脉冲前沿的光强变化速率加快，导致新的频率成分的产生。 拉曼散射（Raman scattering）： 介质中的分子振动被激光激发，将能量传递给光场，引起频谱向长波长方向的移动。 四波混频（Four-wave mixing, FWM）： 多个光场在非线性介质中相互作用，产生新的光频。 色散效应（Dispersion effects）： 不同频率分量的光在介质中传播速度不同，导致频谱进一步展宽和重塑。 本章将对这些机制在不同类型介质（如普通玻璃、微结构光纤、光子晶体光纤）中的相对重要性进行深入分析，并探讨如何通过调控介质色散特性和激光脉冲参数来优化超连续谱的产生，实现频谱的宽带化、平坦化和模式控制。 第四章：微结构光纤与光子晶体光纤在超连续谱产生中的应用 微结构光纤（Microstructured Optical Fibers, MOFs）和光子晶体光纤（Photonic Crystal Fibers, PCFs）因其独特的横截面结构和可调控的色散特性，在飞秒激光诱导超连续谱产生领域发挥着至关重要的作用。本章将详细介绍MOFs和PCFs的结构特点、制备工艺以及与传统光纤在色散特性上的显著区别。重点阐述如何通过设计光纤的芯径、空气孔尺寸和排列方式，精确调控光纤的零色散波长、色散斜率以及非线性系数，从而实现对超连续谱生成过程的优化。将深入探讨“零色散波长附近”、“色散位移光纤”等概念在超连续谱产生中的应用，并介绍基于MOFs/PCFs制备的超连续光源的性能特点及其在不同领域的优势。 第五章：超连续谱的表征与分析 本章聚焦于超连续谱的测量与分析技术。详细介绍用于测量超连续谱光谱范围和功率的仪器，如光谱分析仪、积分球等。重点探讨了超连续谱脉冲的时域特性表征，包括脉冲宽度、波形和相干性等，介绍如电光采样（EOS）、非线性傅里叶变换（NLFT）等先进的时域测量技术。同时，深入讨论了超连续谱的统计学特性分析，例如功率谱密度、相干度等，以及如何通过这些参数来评估光源的质量和稳定性。还将介绍用于分析超连续谱产生机理的数值模拟方法，如基于NLSE的有限差分法，以期更好地理解和预测实验结果。 第六章：超连续光在科学研究中的应用 本章将展示飞秒激光诱导超连续光在基础科学研究和技术应用中的广泛前景。 光谱学： 超连续光作为一种宽带、高亮度光源，可用于高分辨率光谱测量，如瞬态吸收光谱、非线性Raman光谱等，为物质的结构与动力学研究提供强大工具。 显微成像： 利用超连续光作为激发源，可以实现高空间分辨率、高信噪比的光学显微成像，如多光子显微镜、光声显微镜等，对生物组织和材料进行无损探测。 计量与传感： 超连续光具有极宽的带宽和稳定的频率梳特性，可应用于光频梳计量、高精度测距、气体传感等领域。 材料科学： 飞秒激光与超连续光的结合，可用于材料的精密加工、非线性光学器件的开发以及新型光学材料的研究。 生物医学： 在生物成像、光动力治疗、基因测序等领域，超连续光也展现出巨大的应用潜力。 第七章：超连续光源的设计与优化 本章将从工程应用的视角出发，探讨如何设计和优化超连续光源。将详细讨论不同应用场景对超连续谱特性（如光谱宽度、平坦度、功率、相干性、脉冲重复频率等）的要求，并提出相应的优化策略。例如，针对需要宽光谱覆盖的应用，会讨论如何选择合适的介质（如不同类型的MOFs/PCFs）和优化脉冲参数；针对需要高功率输出的应用，会讨论多通道耦合、放大等技术；针对需要高稳定性光源的应用，会讨论光源的温控、光路稳定等技术。此外，还将探讨一些新兴的超连续光产生技术，如基于新型非线性介质（如液体、半导体材料）以及利用非线性光学效应构建更紧凑、高效的超连续光源。 第八章：面临的挑战与未来展望 在对飞秒激光在透明介质中传输与超连续光辐射特性进行全面梳理之后，本章将对该领域当前面临的关键挑战进行总结，并对未来的发展趋势进行展望。挑战包括： 超连续谱的平坦度与模式控制： 现有光源在某些应用中仍存在光谱不均匀性，如何实现更平坦、更可控的光谱是重要课题。 光源的紧凑化与集成化： 将飞秒激光器、非线性介质和超连续光输出进行集成，实现小型化、低成本的超连续光源是发展方向。 高重复频率与高功率的兼顾： 在保持高重复频率的同时，如何进一步提高超连续光的功率，以满足某些高端应用的需求。 新型非线性介质的开发与应用： 探索和开发具有更优异非线性光学性能的新型介质，将是推动超连续光技术发展的重要驱动力。 理论模型的完善与精准预测： 发展更精确、更普适的理论模型，以指导实验设计和光源优化。 未来展望部分，将描绘飞秒激光与超连续光技术在更广泛领域的应用前景，例如在量子信息、精密测量、新能源以及先进制造等新兴技术领域的突破性进展。本书旨在为从事飞秒激光、非线性光学、光纤光学、光谱学、成像学以及相关工程应用的研究者、工程师和学生提供一份全面、深入、具有指导意义的参考资料，并激发他们对这一充满活力和潜力的研究领域的进一步探索。