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出版者:SPIE-International Society for Optical Engine

作者:Jagadish, Professor Chennupati; Choquette, Kent D.; Eggleton, Benjamin J.; Nener, Brett D.; Nugent,

出品人:

页数:452

译者:

出版时间:2004-07-30

价格:USD 105.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819451705

丛书系列:

图书标签:

• 光子学
• 光学
• 激光
• 非线性光学
• 光电子学
• 光纤
• 集成光学
• 生物光子学
• 纳米光子学
• 量子光学

《光学物理学：从光子到应用的探索》 这本书是一本全面介绍光学物理学基本原理与前沿应用的著作。内容涵盖了光的基本性质，如波动性、粒子性，以及光的传播、干涉、衍射和偏振等现象。读者将深入了解光的量子理论，包括光子的概念、光子的产生与探测，以及光与物质相互作用的微观机制。 书中详细阐述了激光的产生原理、特性及其在科学研究、工业生产和医疗保健等领域的广泛应用。此外，本书还探讨了光纤通信的基础理论，包括光在光纤中的传输损耗、色散以及现代光通信系统的关键技术。 在光学器件方面，本书介绍了各种光学元件的设计与制造，如透镜、反射镜、棱镜、滤光片等，并讨论了它们在光学系统中的作用。此外，还涉及了非线性光学现象，如二次谐波产生、光放大等，以及其在光信息处理和新型光源开发中的潜力。 本书还关注了现代光学研究的热点领域，包括纳米光学、光镊技术、超材料和光子晶体等。读者将了解如何通过操控光与物质在纳米尺度上的相互作用，实现对光波的精确控制，从而开创全新的光学应用。 《光学物理学：从光子到应用的探索》不仅是一本严谨的学术专著，更是一本启发读者对光学世界好奇心与创造力的指南。无论是对光学领域充满兴趣的学生，还是需要深入了解光学原理以指导科研工作的研究人员，亦或是对光学技术在日常生活中的应用感到好奇的读者，都能从中获得宝贵的知识和深刻的见解。 本书旨在构建一个清晰、连贯的知识体系，从最基本的光学概念出发，逐步深入到复杂的理论和前沿技术。通过丰富的实例和详实的论述，帮助读者理解光学现象背后的物理规律，并认识到光学技术在推动现代科技发展和社会进步中所扮演的关键角色。 读者将在此书中发现光学世界的奇妙之处，理解光是如何被操纵和利用的，以及这些技术如何改变我们的生活。从基础的光传播到复杂的量子光学现象，再到光子学的广泛应用，本书提供了一个全景式的视角，帮助读者建立起对光学物理学的深刻认知。 本书的编写风格力求深入浅出，既有严谨的理论推导，又不乏生动的物理图像和直观的解释。旨在让读者在掌握核心概念的同时，也能体会到光学研究的趣味性和挑战性。 通过阅读本书，读者将能够： 理解光的本质： 掌握光作为电磁波和粒子的双重性质，以及光子在光学现象中的核心作用。 掌握光学基本原理： 深入理解光的传播、反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本现象及其规律。 熟悉激光技术： 了解激光的产生机制、特性，以及其在科研、工业、医疗等领域的广泛应用。 掌握光纤通信基础： 理解光在光纤中的传输原理、损耗机制及关键技术，认识光通信在现代信息社会中的地位。 了解光学元件与系统： 熟悉各种光学元件的设计原理与应用，以及它们如何构建复杂的光学系统。 探索非线性光学： 学习非线性光学效应，以及它们在信息处理和新光源开发中的作用。 接触前沿光学领域： 了解纳米光学、光镊、超材料、光子晶体等新兴技术，以及它们带来的机遇。 培养科学思维： 通过对光学现象和技术的深入分析，培养严谨的科学思维和解决问题的能力。 本书的内容涵盖了从基础理论到实际应用的各个层面，为读者提供了一个全面而深入的光学学习平台。无论是作为高等院校相关专业的教材，还是作为科研人员的参考资料，抑或是作为公众了解光学知识的读物，本书都将是极具价值的。 本书的每一个章节都力求内容充实，论证严谨，旨在为读者构建一个扎实的光学知识框架。通过对大量经典实验和前沿研究的介绍，本书不仅传递了光学知识，更展现了光学科学不断发展和创新的活力。 读者在学习过程中，可以通过书中提供的数学推导和概念解释，逐步掌握光学物理学的核心内容。同时，本书也鼓励读者将所学知识应用于实际问题，激发其在光学领域的创新潜力。 总之，《光学物理学：从光子到应用的探索》是一本不可多得的关于光学物理学及其应用的综合性著作，它将带领读者踏上一段探索光之奥秘的精彩旅程。

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我必须承认，初次接触这本书时，我对其中关于非线性光学的部分感到一丝畏惧，因为这往往是本科阶段学习中一个容易被快速带过或讲解得过于简化的领域。然而，《光子学》在这方面的处理堪称教科书级别的典范。作者没有回避非线性效应的复杂性，但他们采用了循序渐进的策略。首先，他们用非常直观的语言解释了介质极化率高阶项的物理意义，解释了为什么强光下介质的折射率会发生变化。随后，才引入了二阶和三阶非线性微分方程。这种由物理直觉到数学描述的过渡非常自然流畅。特别是在介绍自相位调制（SPM）和克尔透镜效应时，作者不仅解释了效应本身，还追溯了它们在超快激光、锁模机制中的关键作用。我尤其欣赏书中对频率倍增（SHG）和参量放大（OPA）的深入探讨，不仅仅是数学上的推导，还详细阐述了相位匹配条件的重要性，以及如何通过材料选择和温度控制来实现最佳效率。这种对细节的把控，让原本感觉遥不可及的非线性物理变得触手可及，极大地拓宽了我的研究视野。

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这本书的广度令人印象深刻，它成功地搭建了一座连接基础光学理论与现代光信息、光制造、生物光子学等多个交叉领域的桥梁。在我看来，它不像一本专注于某个狭窄领域的专著，更像是一部全面的“光科学百科全书”。例如，在介绍传感技术时，书中不仅覆盖了基于光栅的应变传感，还对基于腔的微环谐振器传感器的灵敏度极限进行了深入的分析，并对比了它们在生物分子检测中的适用性。而在生物光子学部分，作者对荧光寿命成像（FLIM）和双光子显微镜的原理描述清晰有力，尤其对后者，书中详细解释了为什么使用近红外光进行激发可以减少光损伤并提高成像深度，这对于那些希望将光学技术应用于生物成像的科研人员来说，是极其宝贵的指引。这本书的难度梯度分布合理，从前几章的经典电磁学基础，到中段的半导体器件，再到后半段的现代应用和前沿研究热点，每一步都有坚实的理论支撑，但又不至于让读者迷失在纯粹的数学推导中。它真正做到了为跨学科研究者提供了一个全面而深入的起点。

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这本书的真正价值，在我看来，体现在其对前沿技术应用的梳理与剖析上。当我翻阅到关于半导体光电子器件的那一章时，我立刻被其详尽的叙述所吸引。作者没有满足于介绍LED或激光器的基本结构，而是详尽地追溯了从PN结的形成到载流子注入、再到受激辐射过程的完整物理链条。更难能可贵的是，书中对不同类型激光器（如分布式反馈激光器DFB、垂直腔面发射激光器VCSEL）的工作原理和性能权衡进行了细致的对比分析。例如，在比较DFB和FP激光器时，作者清晰地指出了前者如何通过光栅耦合实现波长锁定，以及后者在成本和调谐性上的优势与劣势，这种对比极具工程实践指导意义。此外，书中对光通信系统的噪声模型和调制格式的讨论也相当专业，涉及到相干检测、概率成形等现代通信领域的热点话题，尽管涉及数学，但讲解脉络清晰，使得即便是对通信协议细节不甚熟悉的读者，也能把握其核心的物理限制。这种对理论与实践紧密结合的处理方式，使得这本书不仅仅是一本“知识的汇编”，更像是一本“解决问题的工具箱”。

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从排版和阅读体验的角度来看，这本书也做出了许多人性化的设计，这在严肃的科学著作中并不常见。首先，字体选择和行间距的把握恰到好处，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。其次，章节之间的过渡非常自然，作者很擅长使用“回顾”和“展望”的小节来串联起不同的知识点，避免了知识点的碎片化。例如，在结束介绍完光传播理论后，会有一个小节专门连接到下一章的薄膜光学，清晰地指出波导结构本质上就是一种受限的传播环境。更值得称赞的是书中的习题设计。这些习题并非简单的套公式练习，而是充满了启发性，很多问题要求读者结合实际参数进行数值模拟或结果分析，这迫使读者必须将理论知识应用于具体场景中去思考。我个人最喜欢的是那些“探索性问题”，它们往往引导读者去思考现有技术的局限性或未来可能的发展方向，极大地激发了批判性思维。总体来说，这本书在保证学术严谨性的同时，兼顾了读者的阅读舒适度和学习的内在驱动力。

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拿到这本《光子学》时，我本以为它会是一本枯燥的教科书，充满了晦涩难懂的公式和理论。然而，实际的阅读体验远超预期。这本书的结构设计得非常巧妙，它不像许多同类书籍那样直接扑面而来大量的数学推导，而是更侧重于构建一个清晰的物理图像。初读之下，最让我感到惊喜的是作者在基础概念介绍上的耐心与深度。他们似乎深知初学者在接触光与物质相互作用这一复杂领域时可能遇到的困惑，因此在讲解光的基本性质、电磁波理论的入门部分，都采用了大量的类比和直观的图示，将抽象的概念“可视化”。比如，在阐述光的干涉和衍射现象时，作者不仅仅是给出菲涅尔或夫琅和禾费的积分形式，而是花了大篇幅去解释为什么光波叠加会产生特定条纹，以及这些现象在实际应用中的意义。这种“知其然更要知其所以然”的叙事方式，极大地降低了学习的门槛。特别是关于光纤通信的基础章节，它没有停留在仅仅描述模式理论的层面，而是深入探讨了色散和损耗的物理机制，让人仿佛置身于光缆内部，亲眼观察光信号是如何被限制和传输的。整体而言，这部分内容为后续深入研究打下了极为坚实且富有洞察力的基础。

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