中外物理学精品书系·引进系列（23）·光子晶体光纤：特性及应用（影印版） [Photonic Crystal Fibers] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[意] 波利（F.Poli），[意] 库奇诺塔（A.Cucinotta），[意] 塞莱里（S.Selleri） 著

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• 光子晶体光纤
• 光纤
• 物理学
• 光学
• 材料科学
• 通信
• 影印版
• 中外物理学精品书系
• 引进系列
• 光子学

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301226919

版次：1

商品编码：11305541

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系

外文名称：Photonic Crystal Fibers

开本：16开

出版时间：2013-07-01

用纸：胶版纸

页数：233

字数：300000

正文语种：英文

内容简介

　　《中外物理学精品书系·引进系列（23）·光子晶体光纤：特性及应用（影印版）》内容丰富，涵盖面广，可读性强，其中既有对我国传统物理学发展的梳理和总结，也有对正在蓬勃发展的物理学前沿的全面展示；既引进和介绍了世界物理学研究的发展动态，也面向国际主流领域传播中国物理的优秀专著。

内页插图

目录

Preface
Acknowledgements
Introduction
1 Basics of photonic crystal fibers
1.1 From conventional optical fibers to PCFs
1.2 Guiding mechanism
1.2.1 Modified totalinternal reflection
1.2.2 Photonic bandgap guidance
1.3 Properties and applications
1.3.1 Solid-core fibers
1.3.2 Hollow-core fibers
1.4 Loss mechanisms
1.4.1 Intrinsic loss
1.4.2 Confinement loss
1.4.3 Bending loss
1.5 Fabrication process
1,5.1 Stack-and-draw technique
1.5.2 Extrusion fabrication process
1.5.3 Microstructured polymer optical fibers
1.5.4 OmniGuide fibers
1.6 Photonic crystal fibers in the market
Bibliography

2 Guiding properties
2.1 Square-lattice PCFs
2.1.1 Guidance
2.1.2 Cuto:ff
2.2Cutoff of large-mode area triangular PCFs
2.3 Hollow-core-modified honeycomb PCFs
2.3.1 Guidance andleakage
2.3.2 Birefringence
Bibliography

3 Dispersion properties
3.1 PCFs for dispersion compensation
3.2 Dispersion of square-lattice PCFs
3.3 Dispersion-fl.attened triangular PCFs
3.3.1 PCFs with modified air-hole rings
3.3.2 Triangular-core PCFs
Bibliography

4 Nonlinear properties
4.1 Supercontinuum generation
4.1.1 Physics of supercontinuum generation
4.1.2 Highly nonlinear PCFs
4.1.3 Dispersion properties and pump wavelength
4.1.4 Infiuence of the pump pulse regime
4.1.5 Applications
4.2 Optical parametric amplification
4.2.1 Triangular PCFs for OPA
4.2.2 Phase-matching condition in triangular PCFs
4.3 Nonlinear coefficient in hollow-core PCFs
Bibliography

5 Raman properties
5.1 Raman effective area and Raman gain coefficient
5.2 Raman properties of triangular PCFs
5.2.1 Silica triangular PCFs
5.2.2 Tellurite triangular PCFs
5.2.3 Enlarging air-hole triangular PCFs
……
6 Erbium-doped fiber amplifiers
A Finite Element Method

精彩书摘

　　1.3.1 Solid-core fibers
　　Index-guiding PCFs， with a solid glass region within a lattice of air-holes， offer a lot of new opportunities， not only for applications related to fundamental fiber optics. These opportunities are related to some special properties of the photonic crystal cladding， which are due to the large refractive index contrast and the two-dimensional nature of the microstructure， thus affecting the birefringence， the dispersion， the smallest attainable core size， the number of guided modes and the numerical aperture and the birefringence. Highly birefringent fibers Birefringent fibers， where the two orthogonally polarized modes carried in a single-mode fiber propagate at different rates， are used to maintain polarization states in optical devices and subsystems. The guided modes become birefringent if the core microstructure is deliberately made twofold symmetric， for example， by introducing capillaries with different wall thicknesses above and below the core. By slightly changing the air-hole geometry， it is possible to produce levels of birefringence that exceed the performance of conventional birefringent fiber by an order of magnitude. It is important to underline that， unlike traditional polarization maintaining fibers， such as bow tie， elliptical-core or Panda， which contain at least two different glasses， each one with a different thermal expansion coefficient， the birefringence obtainable with PCFs is highly insensitive to temperature， which is an important feature in many applications. An example of the cross-section of a highly birefringent PCF is reported in Fig. 1.6.
　　Dispersion tailoring
　　The tendency for different light wavelengths to travel at different speeds is a crucial factor in the telecommunication system design. A sequence of short light pulses carries the digitized information. Each of these is formed from a spread of wavelengths and， as a result of chromatic dispersion， it broadens as it travels， thus obscuring the signal. The magnitude of the dispersion changes with the wavelength， passing through zero at 1.3 μm in conventional opticalfibers.
　　……

前言/序言

光纤通信的革新：光子晶体光纤的奥秘与前沿 在信息爆炸的时代，通信技术如同人类社会的动脉，承载着海量数据的流动。而作为现代通信基石的光纤，其技术的每一次进步都深刻地改变着我们连接世界的方式。在这场光纤技术的演进浪潮中，光子晶体光纤（Photonic Crystal Fibers, PCFs）无疑是一颗耀眼的明星，以其前所未有的结构设计和独特的物理特性，为光纤通信乃至更广泛的光学应用领域带来了革命性的突破。 挑战传统，破茧成蝶：光子晶体光纤的诞生 传统光纤，通常由两层不同折射率的介质构成，利用全内反射（Total Internal Reflection, TIR）原理限制光在纤芯中传输。这种结构虽然成熟可靠，但在某些应用场景下，其性能提升已渐显瓶颈。例如，在需要精密控制光束特性、实现新型功能器件或应对极端传输环境时，传统光纤的设计灵活性受到限制。 光子晶体光纤的出现，打破了这一僵局。它并非依赖传统的折射率差异，而是巧妙地利用了“光子带隙”（Photonic Band Gap, PBG）效应，或者通过特殊的几何结构改变了其有效折射率。光子晶体，顾名思义，是一种周期性排列的介电材料结构，这种周期性结构能有效地调制光的传播，形成特定的“光子带隙”，即在某些频率范围内的光无法在其中传播。 光子晶体光纤的核心在于其“包层”的特殊设计。与传统光纤实心的包层不同，光子晶体光纤的包层中存在着规则排列的空气孔或填充了其他材料的微小通道。正是这些周期性分布的微小结构，构建了一个“微纳尺度的光学晶体”，使得光子的传播行为变得更加丰富和可控。 两大机制，谱写传奇：PCF的光学特性 根据实现光限制的物理机制，光子晶体光纤主要分为两大类： 1. 光子带隙光纤（Photonic Band Gap Fibers, PBGFs）：这类光纤的传输机制依赖于宏观光子带隙效应。其包层中的周期性微孔结构形成了一个在特定波长范围内具有光子带隙的介质。如果纤芯的材料对这个波长范围的光不具有带隙，那么光就会被限制在纤芯中传播，因为在包层区域，光无法传播。这种机制的独特之处在于，即使纤芯的折射率低于包层，也能实现光纤传输。这为设计具有前所未有的特性，如零色散波长可调、负有效折射率等PCF提供了可能。 2. 形成模式光纤（Index-Guiding Fibers）：这类光纤与传统光纤在光限制机制上更为相似，同样依赖于折射率差异。然而，其核心的创新在于利用了微纳结构带来的“有效折射率”概念。包层中的周期性空气孔改变了包层区域的平均折射率，从而可以在纤芯和包层之间形成较大的有效折射率差，实现对光的约束。这类PCF的设计灵活性极高，可以通过改变空气孔的尺寸、形状、排列方式以及孔的填充材料，精确调控光纤的光学特性，例如实现单模传输、低损耗传输、大模场面积等。 特性之巅，应用之广：PCF的独特优势 光子晶体光纤的独特结构带来了许多传统光纤难以企及的优势： 高度的自由设计度：通过精细调控包层微孔的几何形状、尺寸、排列方式，以及孔内填充物，可以极其灵活地设计和优化光纤的光学特性。这意味着我们可以根据特定的应用需求，量身定制出具有特定性能的光纤，例如： 零色散波长可调：传统光纤的色散特性相对固定，而PCF可以通过设计实现零色散点在任意波长范围，甚至在多波长点实现零色散，这对于高速、长距离通信至关重要。 大模场面积（Large Mode Area, LMA）：LMA-PCF能够支持更大尺寸的基模，从而降低光学器件的耦合损耗，提高光功率传输能力，尤其在光纤激光器和光纤放大器等领域有重要应用。 多模传输：通过设计特殊的孔结构，PCF可以支持多种模式的传输，这在某些特定应用，如模式复用通信中具有潜力。 非线性效应的调控：PCF的几何结构和材料组成可以极大地增强或减弱非线性效应，这对于产生新型光学现象（如超连续谱）或抑制不利的非线性效应至关重要。 偏振保持能力：通过引入不对称的空气孔结构，PCF可以实现优异的偏振保持性能，这在偏振相关应用中不可或缺。 特殊功能的集成：PCF的空气孔可以被用来填充各种功能材料，如染料、非线性晶体、半导体材料等，从而赋予光纤新的光学或传感功能。 突破传统材料限制：部分PCF的设计不依赖于高纯度石英，允许使用低成本玻璃、塑料甚至金属材料，这为光纤的制造成本和应用范围提供了更广阔的空间。 全新的光学现象：PCF的出现为探索和利用前所未有的光学现象提供了平台，例如在PCF中可以轻松实现超连续谱的产生，这是一个包含宽光谱范围的光源，在光谱分析、医学成像、时间测量等领域具有广泛的应用前景。 应用前景，无限广阔：PCF的实践价值 光子晶体光纤凭借其卓越的性能，已经在众多领域展现出巨大的应用潜力： 光通信领域： 高速、长距离传输：通过精确控制色散特性，PCF可以显著提升光通信系统的传输速率和距离，克服传统光纤的色散限制。 光纤传感：PCF的结构对外界环境变化（如温度、压力、化学物质）极其敏感，可以制备出高精度、多功能的传感器，用于环境监测、工业控制、医疗诊断等。 光纤激光器和放大器：LMA-PCF能够提供更大的模场面积，降低非线性效应，提高输出功率，是高性能光纤激光器和放大器的关键组件。 非线性光学研究：PCF是实现和研究各种非线性光学效应的理想平台，例如超连续谱产生、高次谐波产生、光克尔效应等，为基础科学研究和新型光电器件开发提供动力。 生物医学领域： 高分辨率成像：PCF的低非线性效应和可控色散特性，使其在生物组织成像、显微镜技术等领域具有应用潜力。 药物输送与诊断：将药物或诊断试剂填充到PCF的孔中，可以实现精确的局部输送和实时监测。 精密测量与光谱学：PCF在产生超连续谱光源方面的优势，使其成为高精度光谱分析、时间测量、量子信息处理等领域的重要工具。 航空航天与军事应用：PCF的耐高温、耐腐蚀等特性，以及其在传感和通信方面的独特优势，使其在极端环境下的应用前景备受关注。 展望未来：挑战与机遇并存 尽管光子晶体光纤展现出了令人振奋的应用前景，但其规模化生产、降低成本、提高可靠性以及与其他光学组件的集成仍然是需要持续攻克的挑战。然而，随着材料科学、微纳加工技术以及理论研究的不断深入，我们有理由相信，光子晶体光纤将在未来的光学技术和信息产业中扮演越来越重要的角色，引领新一轮的光学革命，为人类社会的发展贡献更多创新性的解决方案。

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拿到这本《中外物理学精品书系·引进系列（23）·光子晶体光纤：特性及应用（影印版）》[Photonic Crystal Fibers]时，我最直观的感受就是它厚重而扎实，这本身就预示着里面内容的分量。作为一名对光子学领域稍有涉猎的爱好者，我一直对光子晶体光纤这种新兴的光学器件充满好奇。它打破了传统光纤的介电常数限制，通过周期性的微结构设计，实现了许多传统光纤难以企及的光谱调控和传输特性。我特别关注的是书中对光子晶体光纤的制造工艺和其内在物理机制的深入剖析。虽然我目前可能还无法深入到最前沿的实验技术细节，但能够通过这样一本系统性的著作，了解到其基本原理、设计思路以及不同结构类型（如空芯光子晶体光纤、实芯光子晶体光纤等）各自的优劣势，对我来说已经非常有价值了。我期待书中能有足够多的图示和清晰的理论推导，这样即使是物理学背景不是特别深厚的读者，也能逐步理解其中的奥妙。整体而言，这本书给我的第一印象是，它是一本能够帮助我构建起对光子晶体光纤完整知识体系的基石。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在光学领域摸索多年的研究者，我对“中外物理学精品书系”这个系列一直抱有很高的期待，而这本关于光子晶体光纤的引进版，更是让我眼前一亮。我关注的重点在于其“特性及应用”部分。我深知，一个新技术的生命力，最终取决于它能否解决实际问题，产生实际的应用价值。这本书在理论探索和实际应用之间搭建了一座坚实的桥梁。我特别感兴趣的是书中列举的光子晶体光纤在超连续谱产生、光纤激光器、精密测量以及生物医学成像等方面的具体应用案例。这些案例不仅展示了光子晶体光纤的独特优势，也为我提供了许多创新的灵感。书中对这些应用场景的分析，也让我能够更具体地理解光子晶体光纤在不同领域所扮演的角色，以及它们所面临的技术挑战和发展前景。这本书无疑为我的研究工作提供了宝贵的参考和方向指引。

评分☆☆☆☆☆

我以一种近乎朝圣的心情打开了这本《Photonic Crystal Fibers》。它所涵盖的知识广度和深度，让我深刻体会到物理学研究的严谨与精妙。对于我这样一名对光学理论有着浓厚兴趣的业余爱好者来说，这本书提供了一个绝佳的学习平台。我最欣赏的是书中对光子晶体光纤“特性”的细致描绘。它不仅仅停留在概念层面，而是深入到了对电磁场在周期性介质中传播的麦克斯韦方程组的求解，对布拉格衍射和光子带隙的详尽解释。这些理论基础的铺垫，使得后面的应用讨论更具说服力。我尤其喜欢书中通过类比和形象的比喻来解释复杂的物理现象，这让我能够跨越语言的障碍，更好地理解光子晶体光纤的内在逻辑。虽然影印版在排版和字体上可能略显传统，但其内容本身的价值，足以让我忽略这些细枝末节。这本书让我对光子晶体光纤的认识，从模糊的印象，逐渐变得清晰而深刻。

评分☆☆☆☆☆

这本书的引进，对于国内光学研究者和爱好者来说，无疑是一份厚礼。它不仅填补了国内在光子晶体光纤领域系统性专著的空白，更重要的是，它引入了国际上最前沿的研究成果和学术思想。我关注的焦点在于书中对光子晶体光纤“设计”和“制备”的探讨。我了解到，光子晶体光纤的设计并非一蹴而就，需要精密的数值模拟和理论计算来优化其微结构参数，以达到特定的传输特性。而制备过程中的每一个环节，从材料选择到拉丝工艺，都对最终的光纤性能产生至关重要的影响。书中对这些过程的详细介绍，让我得以窥见光子晶体光纤从概念走向现实的艰辛历程。这本书所呈现的，不仅仅是知识，更是一种科学精神——精益求精，勇于探索。我期待通过阅读这本书，能够更好地理解光子晶体光纤的“为什么”和“怎么做”，从而为自己在相关领域的研究和开发打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一个引人入胜的科学故事，缓缓展开。我之所以会被吸引，是因为它将“光子晶体光纤”这个看似高深的概念，通过严谨的学术语言和丰富的案例，呈现在我眼前。当我翻开这本书，首先映入眼帘的是那些令人惊叹的光纤结构示意图，它们精巧而复杂，仿佛一个个微观的艺术品。我尤其对书中关于不同光子晶体光纤模式传输的讨论感到着迷。传统的单模光纤和多模光纤在传输容量和色散控制上存在固有的局限，而光子晶体光纤的出现，则为突破这些限制提供了全新的思路。书中对“零色散波长调控”、“非线性效应增强”等特性的详细阐述，让我看到了它在通信、传感、激光等领域的巨大潜力。虽然某些章节的公式推导需要我仔细研读，但作者们逻辑清晰的论证过程，让我能够逐步跟上他们的思路，最终理解这些神奇特性的物理根源。这本书不仅仅是知识的堆砌，更像是在引导我一步步探索光纤科学的未知疆域。

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看着还不错，纸张光滑

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评分☆☆☆☆☆

挺好的。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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科技书，趁着5折买比较合适。

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书很不错，但是刚开始看很吃力，加油吧！

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书很好，送货速度很快

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