单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 科学

ISBN：9787030557629

商品编码：29623487186

出版时间：2017-12-01

基本信息

• 商品名称：单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书
• 作者：杨中民//徐善辉|总主编:周炳琨
• 定价：99
• 出版社：科学
• ISBN号：9787030557629

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2017-12-01
• 印刷时间：2017-12-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：
• 页数：188

作者简介

杨中民：教授，博士生导师，长江学者特聘教授，**杰出青年科学基金获得者，现任广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室主任、华南理工大学物理与光电学院院长、科技部“863”计划主题专家、第七届***科技委学部委员、十三五重点专项“材料基因工程关键技术与支撑平台”专家委员会委员、全国科技创新领军人才联盟副理事长。 主要从事光纤与光纤器件研究工作，近年来主持**重点研发计划、863计划、**自然科学基金、军品配套以及省部级项目20余项。申请专利80余项，授权40余项。先后发表SCI收录论文170余篇。获**技术发明奖二等奖2项（排名**和3）、***技术发明一等奖1项（排名**）、广东省自然科学一等奖1项（排名第2）；获广东省特支计划杰出人才（南粤百杰）、南粤创新奖以及何梁何利科学与技术创新奖等。

目录

前言
**章 绪论
1.1 引言
1.2 发光离子的能级跃迁
1.2.1 发光离子的能级
1.2.2 发光离子的能级跃迁
1.3 谱线展宽
1.3.1 均匀展宽和非均匀展宽
1.3.2 介质中发光粒子的光谱
1.3.3 谱线展宽与激光
参考文献
第2章 单频光纤激光的基本特性及测量方法
2.1 单频光纤激光的基本参数
2.1.1 功率、波长以及光谱特性
2.1.2 单纵模特性
2.1.3 模式质量
2.1.4 偏振态
2.2 单频光纤激光线宽特性及测试方法
2.3 单频光纤激光噪声特性
2.3.1 强度噪声的定义及测试方法
2.3.2 频率噪声的定义及测试方法
参考文献
第3章 单频光纤激光的产生
3.1 单频光纤激光器的分类
3.1.1 分布布拉格反射（DBR）型单频光纤激光器
3.1.2 分布反馈（DFB）型单频光纤激光器
3.1.3 环形腔单频光纤激光器
3.2 短线型DBR腔单频光纤激光器
3.2.1 高增益光纤材料的制备
3.2.2 异质光纤熔接技术
3.2.3 连续单频光纤激光腔的设计与制作
3.2.4 脉冲单频光纤激光器
3.2.5 频率调制单频光纤激光器
参考文献
第4章 单频光纤激光噪声产生机理及其抑制技术
4.1 噪声产生机理分析
4.1.1 强度噪声机理
4.1.2 频率噪声机理
4.2 噪声抑制技术
4.2.1 强度噪声抑制
4.2.2 频率噪声抑制
参考文献
第5章 单频光纤激光线宽控制与稳频技术
5.1 单频光纤激光的线宽控制
5.1.1 线宽压窄技术
5.1.2 线宽展宽技术
5.2 单频光纤激光器的稳频技术
5.2.1 单频光纤激光器频率稳定方法
5.2.2 DBR短腔单频光纤激光器稳频实例
参考文献

光学前沿：多维光场调控与先进传感技术 本书深入探讨了光学领域中极具挑战性且富有前景的两个重要分支：多维光场调控与先进传感技术。在现代科学研究与工业应用中，对光场的精细操控能力以及利用光实现高精度测量与探测的需求日益增长。本书旨在系统梳理这两个领域的最新进展、核心理论、关键技术以及未来发展方向，为光学研究者、工程师以及相关领域的研究生提供一本全面的参考资料。 第一部分：多维光场调控 光场，作为一种基础而强大的物理实体，其强大的信息承载能力和灵活的操控潜力使其成为实现前沿科学突破的关键。传统的激光器输出的光通常是单维度的，即只在强度上有一定的控制。然而，随着科学技术的进步，我们对光场提出了更高的要求，需要对其在多个维度上进行精确调控，例如空间、时间、偏振、频率、轨道角动量等。这些多维度的调控能力为信息传输、精密测量、量子信息处理、生物医学成像等众多领域打开了新的可能性。 第一章：空间光场调控 本章聚焦于如何对光的空间分布进行精细控制。我们将从经典的空间光场（如高斯光束、厄米-高斯光束、拉盖尔-高斯光束等）的性质出发，详细介绍产生和操控这些光场的关键技术。 衍射光学元件： 全息光栅、衍射透镜、衍射光学器件（DOEs）等在空间光场整形方面扮演着至关重要的角色。我们将分析其工作原理，讨论如何设计和制造这些元件以实现特定的光束整形，例如产生贝塞尔光束、艾里光束等无衍射或自愈光束，以及光束的聚焦和衍射控制。 空间光调制器（SLMs）： SLMs是实现动态、可编程空间光场调控的核心器件。我们将深入探讨不同类型的SLMs（如液晶空间光调制器LCSLMs、微机电系统DMDs）的工作原理，并介绍如何利用SLMs加载全息图、相位掩模等来实时生成任意空间光场，包括复杂光束的产生（如叉状光束、光涡旋）、光束的偏转和聚焦控制、以及多光束的合成与干涉。 光束整形技术： 除了衍射光学元件和SLMs，我们还将介绍其他先进的空间光场整形技术，例如利用非线性光学效应进行光束整形、基于介质光栅的光束整形、以及激光腔内光束整形等。 应用实例： 本节将结合具体应用，展示空间光场调控的强大威力。例如，在光学捕获与操纵中，利用光涡旋产生的三维力场可以实现微粒的三维捕获与精细操控；在光学显微成像中，利用衍射光学元件和SLMs可以实现超分辨率成像、光片成像等；在激光加工中，可以实现对加工材料的精确光斑整形，提高加工精度和效率。 第二章：时间与频率光场调控 除了空间维度，对光场的时间和频率进行精确控制同样是现代光学的核心内容。 飞秒激光技术： 飞秒激光因其极短的脉冲宽度，可以实现对物质的超快过程进行精细探测和加工。我们将介绍飞秒激光的产生机制（如锁模、Q开关），以及如何对飞秒激光脉冲的时间轮廓、脉冲序列进行调控。 脉冲压缩与展宽： 介绍通过光学元件（如光栅、棱镜对、色散反射镜）实现飞秒脉冲的压缩和展宽，以获得不同时间尺度的超快脉冲。 光梳技术： 光梳是一种具有周期性频谱的激光，其精确的频率间隔使其成为精密测量的“终极尺子”。我们将深入探讨不同类型光梳（如全氟化碳光梳、光学频率梳）的产生原理，以及其在时间测量、频率测量、光谱分析、雷达等领域的应用。 频率扫描与稳定： 介绍利用激光频率锁定技术、主动反馈系统等来稳定和扫描激光频率，以实现高精度光谱测量和频率合成。 应用实例： 本节将展示时间与频率光场调控在高速通信、激光雷达（LiDAR）、原子钟、精密光谱学、光电器件测试等领域的关键作用。 第三章：偏振与轨道角动量（OAM）光场调控 偏振和轨道角动量是光场中另外两个重要的自由度，对它们进行调控可以极大地扩展光场的信息承载能力。 偏振光调控： 从线偏振、圆偏振到椭圆偏振，再到任意偏振态的光。我们将介绍线偏振片、波片、偏振控制器等器件的工作原理，以及如何利用SLMs实现对偏振的动态、空间可调控，产生偏振梯度光场、偏振奇点等。 轨道角动量（OAM）光场： OAM光是一种具有螺旋相位结构的光束，其相位围绕光轴呈螺旋式分布，且携带的轨道角动量是光子数量的整数倍。我们将深入探讨OAM光束的产生机制（如利用全息图、SLMs、螺旋相位板），以及OAM模式的多路复用和解复用技术。 OAM光场的性质与应用： 分析OAM光场的特殊性质，例如其携带的角动量、在衍射和聚焦时的行为等，并重点介绍其在光通信（OAM复用）、量子信息（OAM编码）、光学成像（增强分辨率）、粒子操纵等领域的创新应用。 多维度光场耦合： 探讨如何将空间、时间、频率、偏振、OAM等多个光场维度进行耦合调控，以实现更复杂、更强大的光场调控能力，为未来的光技术应用提供更丰富的解决方案。 第二部分：先进传感技术 传感技术是连接物理世界与信息世界的桥梁。随着科技的发展，我们对传感器的精度、灵敏度、选择性、响应速度以及工作环境的要求越来越高。光学传感技术以其非接触、高分辨率、抗电磁干扰等优势，在各个领域展现出强大的应用潜力。本部分将聚焦于当前光学传感领域的前沿技术与发展趋势。 第四章：光学干涉与衍射传感 干涉与衍射是光的基本波动属性，利用其对环境变化的敏感性，可以设计出高精度的光学传感器。 干涉仪原理与类型： 详细介绍迈克尔逊干涉仪、萨格纳克干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等经典干涉仪的工作原理，以及不同类型干涉仪在位移、折射率、形变、振动等参数测量中的应用。 相位测量技术： 重点介绍各种相位提取算法，如四步相移法、自相关法、傅里叶变换法等，这些算法对于从干涉条纹中精确提取相位信息至关重要。 衍射传感： 探讨如何利用衍射原理设计传感器，例如利用衍射光栅对温度、压力、化学物质等敏感材料的形变响应进行测量。 光刻与全息传感： 介绍利用光刻和全息技术实现的超高精度位移测量、表面形貌测量等。 应用实例： 阐述光学干涉与衍射传感在精密测量（如长度测量、表面粗糙度测量）、无损检测、生物医学检测（如细胞形变测量）、环境监测（如气体浓度测量）等方面的成功应用。 第五章：拉曼光谱与荧光传感 拉曼光谱和荧光光谱是两种重要的分子指纹识别技术，其对物质的特异性响应使其成为化学、生物、医学等领域不可或缺的分析手段。 拉曼光谱原理： 深入讲解拉曼散射的物理机制，包括分子振动、转动与光子散射的相互作用。介绍表面增强拉曼散射（SERS）和间增强拉曼散射（SEERS）等增强技术，以及其在提高灵敏度方面的优势。 荧光光谱原理： 阐述荧光发射的机理，包括光激发、能量弛豫、荧光发射等过程。介绍不同类型的荧光染料、荧光蛋白，以及荧光寿命、荧光共振能量转移（FRET）等概念。 光谱传感器的设计与实现： 讨论如何设计基于拉曼或荧光原理的光谱传感器，包括光谱仪的组成（光源、样品池、光谱探测器）、光谱解析方法等。 应用实例： 重点介绍拉曼和荧光传感在食品安全检测、药物分析、疾病诊断（如癌症标记物检测）、环境污染物监测、材料成分分析等领域的广泛应用。 第六章：光纤传感技术 光纤传感以其体积小、重量轻、抗腐蚀、抗电磁干扰、传输损耗低等优点，成为分布式、长距离、恶劣环境下传感的首选技术。 光纤传感机理： 介绍基于光纤本体特性变化（如折射率、长度、弯曲）以及光纤端面或表面涂层特性变化的光纤传感原理。 常见光纤传感器类型： 详细介绍基于布拉格光栅（FBG）、长周期光栅（LPG）、干涉仪（如法布里-珀罗干涉仪、Sagnac光纤干涉仪）、光纤光敏效应（如瑞利散射、拉曼散射）等原理的光纤传感器，并分析其各自的优势与适用范围。 分布式光纤传感： 重点介绍分布式光纤传感技术，例如基于瑞利散射的分布式温度传感（DTS）和分布式应变传感（DSS），以及基于布里渊散射的分布式传感技术。这些技术能够实现对长距离光纤线路的实时监测。 光纤传感器网络： 探讨如何构建大规模、多参数的光纤传感器网络，实现对大型基础设施（如桥梁、隧道、管道）、环境（如森林火灾、地震监测）等的全方位、实时监测。 应用实例： 聚焦于光纤传感在结构健康监测、工业过程控制、石油天然气管道监测、电力电缆监测、环境监测、医疗诊断等领域的创新应用。 第七章：新兴光学传感技术与未来展望 本章将对当前光学传感领域中涌现出的新兴技术进行介绍，并对未来发展趋势进行展望。 表面等离激元共振（SPR）传感： 介绍SPR现象及其在生物、化学传感领域的应用，以及SPR传感器的灵敏度和选择性。 量子传感技术： 探讨基于量子纠缠、量子叠加等量子力学原理实现的高精度传感技术，例如量子计量、量子成像等。 纳米光子学传感： 介绍利用纳米结构（如等离激元纳米粒子、纳米天线）增强光学信号，实现超高灵敏度传感。 微腔传感： 探讨利用微腔的强光场效应和高Q值特性实现高灵敏度、高选择性的传感。 智能光学传感系统： 讨论如何将人工智能、机器学习等技术与光学传感相结合，构建具备自适应、自学习、自优化的智能光学传感系统。 多模态光学传感： 展望未来光学传感技术的发展方向，例如融合多种传感原理，实现对目标物体的多维度、多信息量的全面感知。 本书的写作力求清晰、严谨，理论介绍与技术细节相结合，并辅以丰富的实例，旨在为读者提供一个全面、深入的认识。我们希望通过本书的出版，能够激发更多研究者在多维光场调控和先进传感技术领域进行探索与创新，为推动光学科学与技术的进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本关于光学基础的书籍真是让人受益匪浅，作者的叙述方式非常清晰，即便是像我这样对物理学只有初步了解的读者，也能轻松跟上他的思路。书中对光的波动性和粒子性的探讨深入浅出，特别是对衍射和干涉现象的解释，配上丰富的实例和图示，让抽象的概念变得具体可感。我尤其欣赏它在介绍经典光学理论时，并没有停留在理论层面，而是紧密结合了现代技术应用，比如如何利用这些原理设计出高性能的光学元件。这本书的排版设计也做得很好，术语的解释和公式的推导都安排得井井有条，查阅起来非常方便。它不仅仅是一本教材，更像是一位耐心的老师，引导我一步步揭开光的世界的神秘面纱。读完之后，我对光学领域的热情被极大地激发了，迫不及待地想去探索更深层次的专业内容，这本书无疑为我打下了极其坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对光谱学的应用非常感兴趣，这本书在介绍光谱仪的原理和结构时，展现了极高的专业水准。它不仅详尽地描述了色散元件（如光栅和棱镜）的性能参数和选择标准，还深入探讨了如何通过优化光路布局来提高仪器的信噪比和分辨率。书中的案例研究部分尤其精彩，针对不同波段（从紫外到红外）的应用场景，提供了具体的系统设计案例和调试经验。作者对仪器的“性能瓶颈”有着敏锐的洞察力，并提供了切实可行的解决方案，比如如何处理杂散光和热噪声问题。这本书的结构逻辑非常清晰，层层递进，从基础的光谱采集到复杂的数据处理，构建了一个完整的知识体系框架，是从事光谱分析和仪器研发人员不可多得的优秀参考书。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研究超快激光的进展，所以翻阅了这本介绍激光物理与工程的专著。这本书的覆盖面相当广，从激光器的基本原理，到各种工作介质的特性分析，再到后端的系统集成和应用拓展，都有详尽的论述。对于如何优化腔内光场分布以实现高增益和低阈值，书中的数学建模和仿真方法非常实用，让我得以理解当前许多前沿研究背后的理论支撑。作者的写作风格非常严谨，每一处论断都有坚实的理论依据支撑，这对于需要进行严谨实验设计的研究人员来说至关重要。虽然某些高级主题的推导过程略显复杂，需要一定的数学功底，但这恰恰说明了本书的深度和专业性。它更像是一本为研究生和资深工程师准备的参考手册，提供了解决实际工程难题的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

这是一本写给光学仪器设计人员的宝典级读物。它并没有过多纠缠于光的基础理论的数学证明，而是将重点放在了如何将光学原理转化为可制造、可量产的精密仪器上。书中详细阐述了光学系统误差分析、公差分配的实用技巧，以及如何利用像差理论优化镜头组的设计。特别是关于计量光学和传感技术应用的章节，提供了许多标准化的设计流程和测试方法，对于项目经理和系统工程师来说，简直是按图索骥的指南。语言风格偏向工程实践，非常直截了当，没有太多文学色彩，直击痛点，效率极高。我感觉自己像是跟随一位经验丰富的光学工程师在进行项目复盘，学到了许多书本上学不到的“窍门”和权衡之道。

评分☆☆☆☆☆

这本书的侧重点似乎在于材料科学与光相互作用的微观机制。我特别关注了其中关于非线性光学效应的那几个章节，作者对拉曼散射、倍频以及自相位调制等现象的物理图像刻画得非常到位。书中引用了大量的实验数据来佐证理论模型的有效性，使得阅读体验非常踏实。我特别欣赏它对不同材料体系——从无机晶体到有机聚合物——在强光作用下的响应差异的对比分析，这对于开发新型光电器件材料具有极高的指导价值。遗憾的是，相较于理论的深度，书中对最新的超材料或拓扑光子学等新兴领域的介绍相对比较简略，可能需要结合其他资料进行补充阅读，但就其核心内容的扎实力而言，它绝对是领域内的佼佼者。