聚合物光开关器件物理(精)/当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书 9787312035 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郑传涛，马春生 著

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出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312035654

商品编码：29335839251

包装：精装

出版时间：2015-01-01

基本信息

书名：聚合物光开关器件物理(精)/当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书

定价：78.00元

作者：郑传涛,马春生

出版社：中国科学技术大学出版社

出版日期：2015-01-01

ISBN：9787312035654

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《聚合物光开关器件物理 (精)》主要阐述了光开关的波导和电极的分析及设计 理论，优化设计了一般结构的电光开关、改进结构的 电光开关、宽光谱电光开关、波长选择性电光开关、 高速电光开关、有机／无机混合波导热开关，同时给 出了电光开关的时频域分析理论和模拟方法等。
　　本书可作为导波光学、集成光学、光电子学、物 理电子学等专业科研工作者和工程技术人员的参考用 书，同时也可作为相关专业研究生的教学用书。

目录

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序言
绪言
第1章 光开关技术
1.1 光开关技术应用
1.2 光开关技术基础
1.3 光开关技术分类
1.4 基于无机电光晶体材料的光开关技术
1.4.1 电光晶体光开关
1.4.2 电光晶体光开关阵列
1.4.3 制备工艺
1.4.4 关键技术
1.4.5 基本开关单元的性能指标
1.4.6 光开关阵列的设计关键
1.5 基于化合物半导体材料的光开关技术
1.6 基于光折变效应的光开关技术
1.7 光开关设计理论与模拟方法
1.8 基于极化聚合物材料的波导电光开关技术
1.8.1 极化聚合物电光材料
1.8.2 极化聚合物电光材料的研究进展
1.8.3 极化聚合物波导电光开关
1.9 热控光机制下的光开关技术
1.9.1 SOI热光开关
1.9.2 聚合物热光开关
1.10 光开关的发展趋势
第2章 光开关的波导结构及模式分析
2.1 光波导材料的损耗表征
2.1.1 非金属介质材料的损耗表征
2.1.2 金属介质的复介电常数和光频特性
2.2 光开关的波导结构及参数
2.2.1 波导结构
2.2.2 传输模式
2.2.3 分析方法
2.3 高折射率衬底上的非对称五层平板波导
2.3.1 TM模式的特征方程
2.3.2 衬底的泄露损耗
2.4 介质吸收型脊形波导
2.4.1 零级近似求实传播常数
2.4.2 一级近似求振幅衰减系数
2.5 单金属包层型非对称六层平板波导
2.5.1 零级近似求解TM模传播常数
2.5.2 一级近似求解TM模振幅衰减系数
2.5.3 TE模式的特性分析
2.6 双金属包层型非对称七层平板波导
2.6.1 零级近似求解TM模传播常数
2.6.2 一级近似求解TM模振幅衰减系数
2.6.3 TE模式的特性分析
2.7 金属包层型脊形波导
2.7.1 单金属包层型脊形波导的□模式分析
2.7.2 单金属包层型脊形波导的□模式分析
2.7.3 双金属包层型脊形波导的□及□模式分析
2.8 脊形波导的等效分析
2.8.1 脊形波导的等效折射率分析法
2.8.2 脊形波导的近似等效光波电场分布
……
第3章 行波电极结构及其分析理论
第4章 传统结构极化聚合物电光开关
第5章 聚合物宽光谱电光开关
第6章 周期化波长选择性光开关
第7章 行波电极高速电光开关及其时频域分析
第8章 聚合物热光开关
参考文献

作者介绍

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　　郑传涛 1982年生，吉林大学电子科学与工程学院副教授，硕士生导师。先后于2005年、2007年、2010年获得吉林大学学士、硕士、博士@0-。主要从事导波光学与光电子器件、光电检测技术与系统方面的研究工作，主持省部级科研项目近10项，申请发明4项，发表(或通信)署名的SCI、El论文共80余篇，作为获奖人，获2014年吉林省自然科学学术成果二等奖。 马春生1945年生，吉林大学电子科学与工程学院教授，博士生导师。多年来一直从事集成光电子学与导波光学理论和光电子器件的研究工作，负责完成和省部级科研项目多项，两次获得教育部科技进步奖，在国内外刊物发表学术论文200余篇，其中有100余篇被SCI检索。

文摘

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序言

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《光与物质的精密对话：功能高分子材料的动态调控及其应用》 引言 在日新月异的科学技术领域，材料的创新与发展是驱动进步的核心动力之一。其中，高分子材料以其独特的结构、可设计性以及广泛的应用前景，在众多学科交叉领域扮演着至关重要的角色。当我们将目光聚焦于高分子材料与光学的交汇点时，一个充满无限可能的世界展现在我们面前。本书并非聚焦于具体的“聚合物光开关器件物理”这一细分领域，而是着眼于更广阔的范畴：功能高分子材料如何响应光信号，并以此为基础实现动态的性能调控，进而催生出丰富多样的前沿应用。我们将深入探讨功能高分子材料的分子设计原理，分析它们与光相互作用的物理机制，并剖析如何通过精确控制高分子结构与性能，实现对光信号的响应与转化，最终为信息存储、显示技术、生物传感、智能制造等领域提供强大的技术支撑。 第一章：功能高分子材料的分子设计与光响应性 本章将系统阐述功能高分子材料的设计理念，重点在于如何通过引入特定的功能基团或构建特殊的分子链结构，赋予高分子材料对光刺激的敏感性。我们将从以下几个方面展开： 1. 光敏基团的引入与选择：详细介绍各类能够吸收特定波长光并引发化学或物理变化的官能团，例如光致异构化基团（偶氮苯、二苯乙烯衍生物）、光交联基团（丙烯酸酯、环氧乙烷衍生物）、光致酸/碱生成基团等。分析不同基团的光吸收特性、量子产率、以及在不同光照条件下的响应行为。 2. 高分子骨架的结构设计：探讨主链结构、侧链连接方式、分子量分布等对高分子光响应性的影响。例如，刚性主链与柔性侧链的结合可能影响光致形变；交联结构则可以稳定光响应后的形貌。 3. 光响应机理的微观理解：深入剖析光引发的分子结构变化，如顺反异构化、光化学反应（断裂、交联、环化）、电荷转移、能量转移等。结合量子化学计算和光谱学表征手段，揭示光子能量在高分子体系中的转化过程。 4. 响应速度与可逆性：讨论影响高分子光响应速度的因素，如光强、温度、基团类型等。同时，强调可逆光响应在高分子功能材料开发中的重要性，分析实现光响应可逆性的分子设计策略，例如通过引入可逆光异构化基团或设计“光开关”式的交联/解交联过程。 第二章：光与功能高分子材料的相互作用机制 本章将聚焦于光能量如何在高分子材料中传播、吸收、转化，并最终导致宏观性能的变化。我们将从物理和化学两个层面进行深入分析： 1. 光吸收与光致激发：讨论不同高分子材料的光谱吸收特性，包括紫外-可见吸收、荧光、磷光等。介绍光激发过程中电子能级跃迁的模型，以及单线态和三线态激发态的形成与演化。 2. 光致形变与分子重排：详细阐述光诱导的分子构象变化如何宏观地表现为材料的形变。以液晶高分子、形状记忆高分子为例，解释光致异构化引起的分子取向改变，进而导致宏观形变。 3. 光致化学反应与结构演化：分析光引发的化学反应在高分子材料结构和性能上的影响，例如光聚合、光交联、光降解。这些反应可以用于高分子材料的图案化、表面改性以及功能集成。 4. 光致电学与光学性质变化：探讨光激发如何改变高分子材料的电学导电性、电荷传输能力，以及光学折射率、透光率、偏振等性能。分析光致电荷转移、激子形成等过程如何影响材料的光电性能。 第三章：功能高分子材料的光响应驱动的器件与技术 本章将把理论与机制的探讨升华到实际应用层面，展示如何利用功能高分子材料的光响应特性来构筑各种先进的器件和技术。 1. 光响应存储介质： 光致变色材料：介绍基于可逆光异构化的高分子材料，如何通过不同波长光照射实现颜色和透明度的可逆切换，应用于信息存储、防伪标记、智能窗户等。 光致形变存储：探讨利用高分子材料的光致形变特性，通过光照在材料表面或内部形成微纳结构，实现高密度信息记录。 2. 光驱动的微纳器件与执行器： 高分子微泵与微阀：设计能够响应光照而产生形变或体积变化的高分子材料，用于构建微流控系统中无需外部电源的微型泵和阀门。 光驱动软体机器人：利用光引发的高分子形变，实现软体机器人部件的精确运动和姿态控制，开拓生物医学和探索性任务的应用。 光响应传感器：开发能够将特定光信号转化为可检测的物理信号（如电压、电流、荧光强度变化）的高分子传感器，用于环境监测、生物标记物检测等。 3. 光响应与生物医学应用： 光控药物释放系统：设计含有光响应高分子载体的药物递送系统，通过外部光照精确控制药物的释放时间、速率和位置，提高治疗效率并减少副作用。 光响应生物界面材料：开发能够响应光信号改变表面性质（如亲疏水性、细胞黏附性）的高分子材料，用于组织工程支架、细胞培养基底等。 4. 光刻与3D打印中的光响应高分子： 光固化材料：深入探讨光聚合和光交联在3D打印和微纳制造中的关键作用，介绍光固化材料的设计原则和工艺优化。 光响应性3D打印：展望利用具有复杂光响应性的高分子材料，实现打印过程中材料性能的动态调控，制造出具有特定功能（如形状记忆、自愈合）的3D打印件。 第四章：新兴光响应高分子材料的设计与挑战 本章将展望功能高分子材料与光学交叉领域未来的发展方向，并探讨当前面临的关键科学与技术挑战。 1. 多功能集成与协同效应：探讨如何将多种光响应机制集成到同一高分子材料中，实现更复杂、更精密的性能调控。例如，同时具备光致形变和光致变色功能的高分子。 2. 高性能化与智能化：追求更高的光响应效率、更快的响应速度、更宽的光谱响应范围、更长的使用寿命以及更低的能耗。探索如何通过机器学习和高通量筛选，加速高性能光响应高分子的研发。 3. 绿色可持续的材料设计：关注环境友好型单体、溶剂以及可降解光响应高分子的开发，符合可持续发展的理念。 4. 精密制造与器件集成：研究如何将光响应高分子材料高效、精准地制备成各类器件，并实现与其他功能材料的无缝集成。 5. 多尺度耦合的理论建模：强调从分子尺度到宏观器件的理论建模与仿真，为理解光响应机制、预测材料性能、指导材料设计提供理论指导。 结论 本书旨在勾勒出功能高分子材料在光科学领域波澜壮阔的图景。通过深入理解高分子材料与光相互作用的内在联系，我们可以解锁前所未有的材料调控能力，进而驱动信息技术、能源、环境、健康等领域的重大突破。光与高分子的精妙对话，正以前所未有的速度和广度，重塑着我们的技术世界。本书将为相关领域的科研人员、工程师以及对这一前沿交叉学科感兴趣的读者，提供一个全面而深入的视角，激发新的研究灵感和技术创新。

评分☆☆☆☆☆

说实话，初次翻开这本书时，我被其严谨的学术气息和近乎教科书式的结构所震撼。它不像市面上那些追求通俗易懂的科普读物，而是直击核心，用一种极其“硬核”的方式展现了聚合物光开关领域的研究前沿。书中对不同维度下的器件性能优化策略进行了详尽的梳理，比如热效应、电场耦合效应与光致形变效应之间的相互制约关系，这部分分析尤其精彩。我特别欣赏作者在介绍实验方法时的客观态度，他没有回避当前技术面临的瓶颈问题，反而用相当的篇幅探讨了材料稳定性和工作寿命的长期挑战，这体现了作者对该领域研究的深度负责。对于研究生来说，这本书提供的不仅仅是知识点，更是一种严谨的科研思维范式。它促使你思考，如何从基础物理原理出发，系统性地解决实际工程中的“疑难杂症”，而不是仅仅停留在表面现象的描述上。

评分☆☆☆☆☆

这是一本“重磅”的学术著作，从装帧的厚实程度就能看出内容的扎实程度。与其他侧重于器件制造工艺的书籍不同，这本书坚守了其“物理基础”的定位。它对光场与聚合物介质相互作用的麦克斯韦方程组的求解，以及由此导出的损耗和耦合效率的精确计算，是理解高性能开关器件瓶颈的关键。我尤其欣赏作者在全书穿插的几个“历史回顾与展望”的小节，它们不仅梳理了该领域的发展脉络，更以一种成熟学者的视角，指明了未来十年内最具潜力的研究方向，比如自修复型和环境响应型聚合物系统。对于希望构建扎实理论基础，并致力于开创全新器件范式的研究者来说，这本书是不可或缺的知识储备库，它赋予读者的，是超越当前技术限制的理论洞察力。

评分☆☆☆☆☆

这本关于聚合物光开关器件物理的著作，在我看来，无疑是为那些对光电子学前沿领域抱有浓厚兴趣的研究人员和工程师量身打造的精品。从阅读体验上讲，它的理论深度和广度都超乎我的预期。作者显然在材料科学、光学设计以及半导体物理这几个交叉学科领域有着深厚的积累，书中对新型聚合物材料的分子结构如何影响其光电响应特性的论述，细致入微，丝丝入扣。特别是关于非线性光学效应在开关器件中的实际应用案例分析，提供了许多教科书上难以找到的、更贴近工程实践的视角。我印象最深的是其中关于超快光脉冲在聚合物薄膜中传输损耗的建模部分，复杂的数学推导被清晰地分解，配以精妙的图表解释，即便是初次接触该细分领域的读者，也能循序渐进地理解其背后的物理机制。这本书不仅仅是知识的堆砌，更像是一张通往未来光通讯和光计算领域的路线图，对于希望将理论知识转化为实际高性能器件的读者，这本书的参考价值是极高的，绝对值得在书架上占据一个显眼的位置。

评分☆☆☆☆☆

如果用一个词来形容这本书的阅读体验，那一定是“启发性”。它对于我们这些长期在特定小领域深耕的科研人员来说，提供了一个极佳的“跳出舒适区”的机会。我过去主要关注于无机半导体光器件，但这本书中对有机聚合物材料在室温下实现高对比度和低驱动电压的讨论，着实让我耳目一新。作者对“光诱导折射率变化”机制的解析，特别是引入了时间分辨光谱数据来验证理论模型的章节，其详实程度令人赞叹。它迫使我重新审视一些基础概念，并开始思考如何将聚合物的化学可设计性优势，有效地嫁接到我们现有的硅基光子学平台上。这本书的真正价值，可能不在于它提供了多少现成的答案，而在于它提出了多少值得我们深入研究的、关于未来光电子器件设计的新问题。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个长期困扰于器件集成化问题的背景下接触到这本著作的。这本书的价值，在于它将宏观的器件性能指标，层层剥笋般地追溯到了微观的分子尺度。特别是书中关于“自组装”聚合物结构如何被精确调控以实现特定波长选择性的论述，简直是神来之笔。它不再是简单地罗列已有的器件结构，而是深入剖析了为什么特定的化学修饰会导致特定光学开关行为的出现。我特别关注了其中关于柔性光子学集成方面的章节，作者对“应变敏感型”聚合物开关的论述，极大地拓宽了我对未来可穿戴光电子设备的想象空间。这本书的叙事节奏掌控得非常好，理论的复杂性被巧妙地隐藏在清晰的逻辑框架之下，使得阅读过程虽然需要高度集中注意力，但始终保持着一种探索未知的兴奋感，丝毫不会觉得枯燥乏味。