微結構光縴光柵特性、製備工藝與傳感應用研究 畢衛紅 等 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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畢衛紅 等 著

圖書標籤:

• 微結構光縴光柵
• 光縴光柵
• 傳感技術
• 光縴傳感器
• 微結構光縴
• 光縴器件
• 光學
• 物理學
• 材料科學
• 科學齣版社

店鋪： 河北省新華書店圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030489159

商品編碼：29731358528

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

基本信息

書名：微結構光縴光柵特性、製備工藝與傳感應用研究

定價：60.00元

作者：畢衛紅 等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787030489159

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：B5

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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本書主要分3個部分。部分為微結構光縴光柵理論與特性研究，主要介紹瞭紫外曝光方法和CO2激光脈衝方法下微結構光縴光柵（MOFG）的成柵機理、分析MOFG所用的理論方法和典型微結構光縴（MOF）下光柵的傳輸譜特性；第2部分分為微結構光縴光柵製備研究，主要介紹瞭紫外曝光法和CO2激光脈衝法製備MOFG；第3部分為微結構光縴光柵傳感應用研究，主要包括柚子型MOF光柵和高雙摺射MOF光柵的傳感研究。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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本書簡介 在現代科技日新月異的浪潮中，光縴傳感技術憑藉其高精度、高靈敏度、抗電磁乾擾以及傳輸損耗低的獨特優勢，在眾多領域扮演著越來越重要的角色。從工業監測到生物醫學診斷，從環境監測到大地測量，光縴傳感器無處不在，為我們理解和改造世界提供瞭前所未有的工具。而微結構光縴光柵（Microstructured Fiber Gratings, MFGs），作為光縴傳感領域的一顆璀璨明珠，更是以其獨特的結構設計和優異的光學性能，在近年來受到瞭廣泛的關注和深入的研究。 本書正是聚焦於微結構光縴光柵這一前沿科學技術，對其核心特性、精湛製備工藝以及多元化的傳感應用進行瞭全麵而深入的探討。本書的齣版，旨在為從事光縴光學、傳感技術、材料科學以及相關工程領域的科研人員、工程師、研究生及相關專業學生提供一本係統、詳實、兼具理論深度與實踐指導的參考著作。 第一部分：微結構光縴光柵的核心特性 本書首先著眼於微結構光縴光柵的基礎理論和核心特性，為讀者構建起堅實的理論框架。 微結構光縴的獨特光學性質： 微結構光縴，也稱為空芯光縴或多孔光縴，其核心區域並非由實心的玻璃材料構成，而是包含瞭一個或多個空氣孔或填充有其他材料的腔體。這種結構賦予瞭光縴全新的光學傳播機製。我們將詳細闡述微結構光縴在限製光傳輸方麵的獨特性，例如其具有比傳統單模光縴更低的非綫性效應、獨特的色散特性、以及可控的偏振保持能力等。我們將深入剖析不同微結構設計（如倒置光子晶體光縴、多芯光縴等）如何影響光場的分布和傳播模式，以及這些特性如何為光柵的構建提供新的可能性。 光柵的基本原理與微結構光縴的結閤： 光柵作為一種重要的光學元件，其基本原理是通過周期性的摺射率調製來與光波發生衍射或反射。在微結構光縴中引入光柵，意味著我們需要考慮光柵結構與光縴微結構之間的相互作用。本書將詳細介紹製作光柵的基本方法，如紫外曝光法、飛秒激光直寫法等，並重點探討這些方法在微結構光縴上的應用。我們將深入分析在微結構光縴內部或錶麵形成光柵時，光柵周期、深度、占空比等參數如何影響光柵的反射/透射譜。 微結構光縴光柵的特有響應機製： 微結構光縴光柵的獨特之處在於，其傳感響應不再僅僅局限於傳統光縴光柵對溫度和應變的敏感性。由於微結構光縴中引入瞭空氣或填充瞭特定物質，光柵的傳感特性可以得到極大的拓展。我們將詳細探討微結構光縴光柵對周圍環境的多種敏感機製： 摺射率敏感性： 微結構中的空氣孔可以被外部介質填充，由於光場在核心區的分布，光柵的縴芯模式對這些填充物的摺射率變化極為敏感。這將是本書後續介紹化學、生物傳感器的重要基礎。 溫度敏感性： 盡管引入瞭空氣孔，微結構光縴本身仍具有溫度依賴性。我們將分析空氣孔的存在如何影響光縴的熱膨脹係數和熱光係數，從而對溫度傳感的性能産生影響。 應變敏感性： 光縴的形變會改變光柵周期和有效摺射率，從而導緻反射/透射譜的漂移。我們將分析微結構光縴的應變耦閤機製，以及其在應變傳感方麵的潛在優勢。 壓力敏感性： 特殊設計的微結構光縴光柵，可以通過外部壓力導緻空氣孔的形變，從而引起光場分布和有效摺射率的變化，實現壓力傳感。 其他環境因素的敏感性： 隨著研究的深入，微結構光縴光柵對濕度、化學物質、氣體濃度等環境因素的敏感性也逐漸被開發齣來。我們將概述這些新興的傳感機製。 第二部分：微結構光縴光柵的製備工藝 精準而可控的製備工藝是實現微結構光縴光柵高性能的關鍵。本書將詳細介紹多種先進的製備技術，並對其優缺點進行對比分析。 微結構光縴的製備技術： 在製備微結構光縴光柵之前，首先需要獲得高質量的微結構光縴。我們將介紹幾種主流的微結構光縴製備方法，如熔融拉錐法、縴維堆疊法、氣壓輔助拉伸法等。我們將深入解析每種方法的工藝流程、關鍵參數控製（如溫度、拉速、氣壓等）以及對最終光縴結構和光學性能的影響。 光柵的寫入技術： 針對微結構光縴的特點，光柵的寫入技術也需要進行相應的調整和優化。 紫外曝光法： 作為一種成熟的光柵製備技術，紫外曝光法在微結構光縴上的應用需要考慮如何將紫外光精確地聚焦到光縴內部或錶麵。我們將介紹掩模法、掃描法等紫外曝光技術，並討論其在微結構光縴光柵製備中的適用性。 飛秒激光直寫法： 飛秒激光以其高能量密度和精確的加工能力，在微結構光縴內部直接寫入光柵展現齣巨大的優勢。本書將詳細闡述飛秒激光的寫入原理，包括其誘導材料摺射率變化的機製。我們將重點介紹如何通過控製激光參數（如脈衝能量、掃描速度、焦點位置等）在微結構光縴的縴芯或包層中形成周期性的摺射率調製，從而實現高質量的微結構光縴光柵。 其他製備方法： 我們還將簡要介紹其他可能用於製備微結構光縴光柵的方法，例如利用化學蝕刻、離子注入等手段來改變光縴的摺射率分布。 光柵參數的優化與錶徵： 製備齣的微結構光縴光柵需要進行詳細的光學錶徵，以評估其性能。本書將介紹常用的光柵錶徵技術，如光譜分析儀、反射計等，用於測量光柵的中心波長、帶寬、反射率/透射率、耦閤效率等參數。同時，我們將討論如何根據不同的傳感應用需求，優化光柵的周期、長度、調製深度等參數，以獲得最佳的傳感性能。 第三部分：微結構光縴光柵的傳感應用研究 微結構光縴光柵憑藉其獨特的結構和響應特性，在眾多傳感領域展現齣巨大的應用潛力。本書將係統梳理和介紹其在不同領域的具體應用。 物理參數傳感： 溫度傳感器： 微結構光縴光柵在高溫環境、極端溫度變化等場景下錶現齣優異的性能，尤其在結閤瞭其獨特的溫度敏感機製後，可以實現高精度、寬量程的溫度測量。 應變傳感器： 在橋梁、建築物、飛機結構等大型工程監測中，微結構光縴光柵可以用於實時監測應力分布和結構健康狀況。其高靈敏度和易於集成性使其成為理想的應變監測解決方案。 壓力傳感器： 利用微結構光縴的形變特性，我們可以設計齣對外部壓力敏感的微結構光縴光柵，其在海洋探測、工業過程控製等領域具有重要的應用價值。 加速度傳感器與振動傳感器： 通過將微結構光縴光柵與敏感元件結閤，可以開發齣高靈敏度的加速度計和振動傳感器，用於結構健康監測、地震監測等。 化學與生物傳感器： 這是微結構光縴光柵最具潛力的應用領域之一。 氣體傳感器： 通過將特定的吸附材料填充到微結構光縴的空氣孔中，當目標氣體與吸附材料發生作用時，會引起填充物摺射率的變化，進而導緻光柵光譜的變化，實現對氣體濃度的精確監測。我們將介紹針對不同氣體（如CO2、H2、NH3等）的設計和應用。 液體傳感器： 類似地，微結構光縴光柵也可以用於監測液體中的化學物質濃度，例如水質監測、環境汙染物檢測等。 生物傳感器： 通過在光縴錶麵或空氣孔內固定生物識彆分子（如抗體、酶等），微結構光縴光柵可以用於檢測特定的生物分子，如葡萄糖、DNA、病原體等。這將為疾病診斷、藥物研發等領域帶來革命性的突破。 其他新興傳感應用： 高壓測量： 微結構光縴光柵在極端高壓環境下的傳感潛力。 磁場傳感器： 結閤磁緻伸縮材料，開發磁場傳感器。 光譜傳感器： 利用微結構光縴的光學色散特性，構建多通道、高分辨率的光譜傳感器。 總結與展望 本書在對微結構光縴光柵的特性、製備工藝和傳感應用進行係統梳理的同時，也指齣瞭當前研究中存在的挑戰和未來的發展方嚮。例如，如何進一步提高傳感器的靈敏度和選擇性，如何降低製備成本，如何實現微型化和集成化，以及如何將其與人工智能等先進技術相結閤，開發智能化、網絡化的傳感係統。 本書的齣版，相信將為微結構光縴光柵領域的研究和應用提供寶貴的參考，並激發更多創新性的研究思路和技術突破。我們期待本書能為推動光縴傳感技術的發展，為人類社會在科學研究、環境保護、醫療健康以及工業生産等各個領域做齣積極貢獻。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗的角度來看，一本專業性極強的技術專著，其語言的組織和邏輯的連貫性至關重要。我希望這本書在處理復雜的物理現象時，能夠保持一種清晰的敘事邏輯。比如，從基礎的幾何光學和電磁波理論齣發，逐步引入微結構對模式傳播的影響，然後過渡到光柵耦閤的效率分析，最後再迴到如何利用這些變化去設計特定的傳感器。如果全書的論述層次分明，章節之間的銜接自然流暢，那麼即使是麵對高深的數學公式，讀者也能更容易地把握其背後的物理意義。一本好的技術書籍，不應該讓讀者在理解一個概念時，需要不斷地在不同章節間來迴跳躍查找背景知識。我更期待看到作者用一種循序漸進的方式，將一個復雜的係統解構開來，讓每一步的推導都像是水到渠成，而不是強行灌輸。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就非常硬核，光是“微結構光縴光柵”這幾個詞匯組閤在一起，就讓人聯想到精密的光學實驗和復雜的理論計算。我最近正好在關注光縴傳感技術在各個領域的發展前景，特彆是涉及到微結構帶來的獨特光學性能調控。這本書的標題直接點明瞭三大核心內容：特性研究、製備工藝和傳感應用。這通常意味著它不會停留在理論的錶麵，而是會深入到材料科學、光學設計以及實際工程實現的層麵。對於一個希望全麵瞭解這一前沿技術的人來說，這樣的結構設置非常吸引人。我期待它能提供最新的實驗數據和模型驗證，尤其是在如何通過微結構設計來增強傳感靈敏度和選擇性方麵，希望能看到一些突破性的見解。畢竟，光柵的性能優化往往就藏在那些肉眼難辨的結構細節裏，如何精確控製這些細節，是決定最終産品性能的關鍵。我希望作者能把復雜的物理過程用清晰的圖示和嚴謹的數學推導闡釋清楚，讓不同背景的讀者都能有所收獲。

評分☆☆☆☆☆

總體來說，這本書的選材非常具有時代前沿性，微結構光縴是下一代高精度傳感器的核心技術之一。我對這本書抱有的期待是，它能夠成為連接基礎理論研究與工程化實現之間的重要橋梁。在當前的科研環境下，許多成果往往停留在實驗室的“漂亮數據”階段，缺乏從“樣品”到“産品”的轉化路徑。因此，我特彆關注其中關於工藝優化和長期穩定性測試的部分，這直接關係到研究成果的實際應用價值。如果這本書能提供一套係統的、可復現的實驗流程和參數範圍參考，那它對相關領域的學生和科研工作者來說，將是不可多得的寶貴財富。我希望能從中獲得啓發，理解當前技術瓶頸的本質原因，並找到新的研究方嚮，從而推動整個光縴傳感技術嚮前邁進一小步。

評分☆☆☆☆☆

看到“畢衛紅 等 科學齣版社”這個署名和齣版社信息，我的第一印象是這本書的學術嚴謹性和權威性。科學齣版社的書籍，通常意味著內容經過瞭嚴格的同行評審，理論基礎紮實，內容具有較高的參考價值，是納入研究機構圖書館的必備藏書之一。微結構光縴本身就是一個技術壁壘較高的領域，其製備過程往往涉及精密的激光刻蝕、拉錐、套管等工藝，每一步的參數控製稍有偏差，最終的光譜特性就會大相徑庭。因此，書中對“製備工藝”的詳細闡述，對我來說是極為寶貴的信息。我非常好奇作者是如何平衡理論模型預測與實際加工難度的。特彆想瞭解在麵對非理想環境和材料波動時，如何保證批量生産時性能的一緻性。如果書中能分享一些獨傢的、經過多年實踐總結齣來的“陷阱”和“訣竅”，那這本書的實用價值就大大提升瞭。這種經驗的總結，是教科書裏難以獲取的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名側重於應用開發的工程師，我更關注“傳感應用”這一塊內容。光縴光柵的優勢在於其抗電磁乾擾、體積小、可埋入式部署等特點，這使其在石油開采、結構健康監測、生物醫學診斷等領域有著巨大的潛力。我希望這本書不僅是展示瞭“能做什麼”，更要深入探討“做得怎麼樣”——即在實際應用場景下，這些微結構光柵的長期穩定性、抗汙染能力以及與其他傳感係統的集成方案。例如，如果用於高壓、高溫環境下的應變測量，光柵如何抵抗光縴材料本身的熱漂移？如果用於化學品檢測，其錶麵修飾和響應機製是如何優化的？這本書要是能提供一些詳細的案例分析，比如某個特定工程項目中的數據對比和性能指標，那就太棒瞭。我希望它能成為我項目選型和方案設計時，可以隨時翻閱的“工具書”，而不是僅僅停留在介紹原理的“科普讀物”。