飞秒激光在前沿技术中的应用 畅销书籍 正版 光学 王清月 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

商品名称：	飞秒激光在前沿技术中的应用 畅销书籍 正版 光学	开本：
作者：	王清月	页数：
定价：	98.00元	出版时间：	2017-03-01
ISBN号：	9787118103298	印刷时间：
出版社：	防工业出版社	版次：	1
商品类型：		印次：

插图目录内容提要王清月编*的《飞秒激光在前沿技术中的应用》介绍飞秒激光技术在前沿领域中的应用。第l章，介绍飞秒激光的基本概念，包括飞秒激光的主要特点、脉冲形成机制以及脉冲的测量手段等。第2章，按照飞秒激光技术的发展历程，介绍几种典型的飞秒激光源，包括钛宝石飞秒激光源、光纤飞秒激光源、光子晶体光纤飞秒激光源、超连续谱飞秒激光源、光学参量飞秒激光源及紫外飞秒激光源等。从第3章开始，介绍飞秒激光在物理、工业、生命科学等领域的典型应用。第3章，介绍飞秒激光在高非线性光子晶体光纤中实现非线性频率变换的应用。第4章，介绍飞秒激光产生超快太赫兹辐射脉冲技术，以及基于该技术的太赫兹时域频谱学。第5章，介绍飞秒激光与金属、透明介质、有机物等典型材料的相互作用机制，讨论其在材料加工中的突出特点。第6章，介绍基于飞秒激光的高时间分辨本领与梳状光谱实现任意长度* 对距离测量的应用。第7章，介绍飞秒激光在生命科学中的应用，包括生物成像、转基因、细胞手术、分子调控、细胞融合及组织修复等方向。
本书主要面向基于飞秒激光开展研究工作的科研人员，并可作为激光专业研究生教材。编辑推荐作者介绍

飞秒激光：解锁微观世界的精准之钥 光，自古以来便是人类探索未知、理解世界的强大工具。而飞秒激光，作为一种能够产生极短光脉冲的特殊激光，其出现无疑将人类对光的掌控推向了前所未有的极致。它的时间尺度，短至千万亿分之一秒，足以捕捉甚至操纵物质在原子和分子层面的超快运动，从而在诸多前沿科学和技术领域展现出颠覆性的力量。 想象一下，我们用一双能够以超乎想象的速度进行精密操作的手，去雕琢物质最微小的结构，去揭示最迅捷的化学反应过程，去探测最深邃的物理现象。这正是飞秒激光所能赋予我们的能力。它并非仅仅是一种光源，更是一种能够以极高的能量密度和极短的作用时间，对物质施加精准影响的“光子手术刀”和“超快显微镜”。 飞秒激光的独特优势：瞬息万变中的洞察力 要理解飞秒激光的强大之处，首先需要认识到其核心特性：超短脉冲宽度。一个飞秒（fs）是10的负15次方秒。在这个极其短暂的时间尺度内，光传播的距离不过几百纳米，堪比几个原子的大小。这种超短的脉冲意味着： 1. 极高的峰值功率： 尽管总能量不高，但单位时间内释放的能量密度可以达到天文数字。这使得飞秒激光在与物质相互作用时，能够瞬间激发出非线性效应，实现传统激光难以达到的加工精度和效果。 2. 优异的空间和时间分辨率： 飞秒激光可以作为探针，以极高的精度“冻结”物质在超快过程中的状态，为研究物质动力学、化学反应机理、电子传输等瞬息万变的现象提供了前所未有的手段。 3. 非热效应加工： 飞秒激光与物质相互作用时，能量主要通过电子吸收，并在此后通过电子-声子耦合传递给晶格。由于能量传递的速度远小于脉冲持续时间，因此在材料被蒸发或烧蚀之前，热量尚未扩散开来，从而显著减小了热影响区，实现了“冷加工”，这对精密加工和损伤敏感材料尤为重要。 应用纵览：飞秒激光如何驱动技术革新 正是凭借这些独特的优势，飞秒激光在多个前沿技术领域扮演着越来越重要的角色，从微观世界的探索到宏观世界的改造，处处可见其身影： 一、精密加工与制造：雕琢纳米世界的艺术 飞秒激光的“冷加工”特性使其成为微纳制造领域的利器。 超精密器件制造： 在半导体行业，飞秒激光可用于制造极高精度的光刻掩模版、集成电路中的微细线路，以及微流控芯片、MEMS（微机电系统）等高科技元器件。其亚微米乃至纳米级的加工精度，是实现下一代电子器件小型化、高性能化的关键。 微纳结构制造： 飞秒激光能够精确地在材料表面雕刻出各种复杂的微纳结构，例如用于提高太阳能电池效率的减反射涂层、仿生超疏水表面、高精度滤光片、以及用于生物医学的微针阵列等。 材料改性与表面处理： 通过飞秒激光对材料表面进行辐照，可以诱导材料发生相变、形成纳米晶体、改变表面化学性质，从而赋予材料新的功能，如提高硬度、耐磨性、抗腐蚀性，或实现特定的光学、电学特性。 玻璃与陶瓷加工： 传统加工方法难以处理的脆性材料，如玻璃、陶瓷，在飞秒激光作用下也能实现无裂纹、高精度加工。这使得高精密光学元件、医疗器械、装饰品等制造成为可能。 二、生物医学：窥视生命奥秘，实现精准治疗 生命科学的许多重要过程都发生在飞秒甚至更短的时间尺度，飞秒激光为深入理解这些过程提供了前所未有的工具，并催生了创新性的医疗应用。 超快光谱学研究： 利用飞秒激光作为光源，可以对生物分子（如DNA、蛋白质）的超快动力学过程进行探测，揭示其吸收、传递能量的机制，理解光合作用、视觉感知的基本原理。 高精度生物成像： 飞秒激光可用于开发新型显微成像技术，如飞秒时间分辨显微镜，能够观察细胞内物质的快速扩散、分子间的能量转移等，为疾病诊断和药物研发提供更深入的洞察。 眼科手术： 飞秒激光在眼科手术中的应用最为成熟和广泛。例如，飞秒激光辅助的角膜移植手术（LASIK），能够精确地制作角膜瓣，减少对角膜组织的损伤，提高手术的稳定性和视觉质量。此外，在白内障手术中，飞秒激光也可用于晶状体碎核，提高手术效率和安全性。 组织工程与再生医学： 飞秒激光可以用于精确构建支架材料，精确控制细胞的生长方向和组织形态，为再生医学和组织工程提供新的解决方案。 光动力治疗（PDT）与光热治疗： 飞秒激光的高能量密度和选择性，为更高效、更精准的光动力和光热治疗提供了可能，尤其是在治疗肿瘤方面。 三、科学研究：洞察基础物理与化学的深层机制 飞秒激光是探索物质本质、理解基本物理和化学规律的强大工具。 原子与分子动力学研究： 飞秒激光能够激发原子和分子，并用另一束飞秒激光作为探针，记录其后续演化过程。这使得科学家能够直接观察电子的运动、化学键的断裂与形成、离子的产生与复合等微观过程，为理解化学反应机理、量子效应等提供了直接证据。 等离子体物理研究： 强飞秒激光与物质相互作用产生的极端条件下的等离子体，是研究核聚变、天体物理现象、以及产生高能粒子的重要平台。 非线性光学研究： 飞秒激光的出现极大地推动了非线性光学的发展，科学家能够更深入地研究物质的非线性光学效应，开发新型的光学器件和功能材料。 材料科学研究： 飞秒激光可以用于制备和表征各种新型纳米材料、量子点、超晶格等，并研究其在超快过程下的光学、电学和磁学性质。 四、信息技术与通信：拓展数据传输的边界 虽然飞秒激光在信息传输中的直接应用不如在加工和科研领域那样广泛，但其相关的超快光学技术对信息处理和通信领域有着深远的影响。 超快光电探测： 飞秒激光脉冲的超短特性，为开发高带宽、高灵敏度的光电探测器提供了技术基础。 数据存储与处理： 飞秒激光在某些超高密度数据存储技术（如全息存储）以及某些光计算的研究中，也展现出其潜力。 五、能源与环境：寻求可持续发展的解决方案 飞秒激光在能源和环境领域也扮演着越来越重要的角色。 高效太阳能电池： 利用飞秒激光在材料表面制造纳米结构，可以显著提高太阳能电池的光吸收效率和载流子分离效率，是开发下一代高效太阳能电池的关键技术之一。 环境监测与污染治理： 飞秒激光诱导的荧光光谱、拉曼光谱等技术，可用于对环境污染物进行高灵敏度、高选择性的检测。同时，飞秒激光在催化剂开发、污染物降解等领域也有潜在应用。 清洁能源研究： 在某些涉及超快化学反应的清洁能源研究中，飞秒激光为理解和优化反应过程提供了有力工具。 未来展望：飞秒激光的无限可能 随着飞秒激光技术的不断进步，其脉冲宽度愈发缩短，能量控制愈加精细，重复频率不断提高，成本也逐渐降低。这预示着飞秒激光的应用领域将更加广阔，其影响力将更加深远。 更精密的微纳制造： 未来，飞秒激光将能够实现更高精度、更复杂的三维结构的制造，为纳米机器人、生物传感器、微型医疗器械等领域带来革命性的突破。 更深入的生命科学探索： 结合先进的成像和探测技术，飞秒激光将帮助我们更清晰地理解生命的奥秘，加速疾病的诊断和治疗方法的研发。 新型材料的创造： 飞秒激光将成为创造具有独特性能的新型功能材料的强大工具，为能源、电子、光学等领域带来新的机遇。 基础科学的突破： 在粒子物理、天体物理、量子信息等基础科学前沿，飞秒激光将继续作为探索未知世界的关键工具。 飞秒激光，以其“瞬间”的力量，正在重塑我们对物质世界的认知，并以前所未有的方式驱动着科技的进步。它是一把解锁微观世界无限可能的钥匙，引领我们走向一个更加精准、高效、智能的未来。