Microfluidics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Ducre, Jens J.

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:HRD

isbn号码:9783540201885

丛书系列:

图书标签:

微流体
生物芯片
微纳米技术
医学工程
化学工程
材料科学
分析化学
生物工程
MEMS
实验室芯片

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具体描述

This book provides a coherent avenue into the rapidly evolving discipline of microfluidics and its multiple facets - inkjet printers, micropumps, analytical chips and many other technologies. The comprehensive first part presents a systematic overview of the basic set of principles underlying microfluidic systems, i.e. it explains the full scope of principles underlying microfluidic technologies in a coherent context. It extracts only these contributions from a variety of disciplines such as fluid dynamics, physics and chemistry which are of relevance to microfluidics. These inputs then are refined and streamlined to make the subsequent connection to related microfluidic technologies transparent to the reader. However, in order not to loose the grip on the application perspective the second part discusses a broad range of microfluidic components and devices which have recently been developed and conducts an explorative roadmap for future microfluidic technologies.

好的，这是一份关于一本名为《光子学基础与应用》的图书的详细简介，完全避开了微流控（Microfluidics）的内容，并且力求自然流畅，不带任何人工智能生成痕迹。 --- 图书简介：《光子学基础与应用：从理论基石到前沿技术》作者： [此处可假设作者名，例如：张维教授 / 约翰·史密斯博士] 出版社： [此处可假设出版社名，例如：科学技术出版社] 页数：约 950 页（精装）定价： 480.00 元 ISBN： 978-7-123456-78-9 --- 内容概述：《光子学基础与应用：从理论基石到前沿技术》是一部全面、深入且面向实践的光学与光子学领域权威教材与参考手册。本书旨在为物理学、电子工程、材料科学以及信息技术等相关专业的本科高年级学生、研究生以及一线科研和工程技术人员，提供一个从经典光学原理到现代光电子器件和前沿光通信技术的完整知识体系。全书内容结构严谨，逻辑清晰，不仅详述了光在介质中传播的内在规律，更聚焦于如何利用这些规律进行创新性的技术开发与应用。本书共分为四个核心部分，涵盖了光子学领域的广阔图景。 --- 第一部分：光学基础与波动理论的深化（第 1 章 - 第 10 章）本部分是全书的理论基石，旨在巩固读者对经典电磁波理论的理解，并将其提升至现代光学分析所需的数学严谨性。第 1-3 章：电磁场理论回顾与光波的本质开篇回顾麦克斯韦方程组在无源介质中的应用，重点阐述光波作为横电磁波的特性。深入讨论了光的偏振态（线偏振、圆偏振、椭圆偏振）的数学描述，并引入琼斯矩阵和穆勒矩阵分析复杂的偏振变换过程。第 4-6 章：几何光学与波动光学的衔接虽然几何光学在宏观应用中仍有价值，但本书更侧重于阐明其局限性，并通过惠更斯-菲涅耳原理，自然过渡到波动光学。详细分析了光的衍射现象，特别是菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的数学模型及其在成像系统中的影响。傅里叶光学理论被引入，用以描述系统对空间频率的调制特性，这是理解现代光学成像和信息处理的关键。第 7-10 章：光的干涉、相干性与晶体光学这几章专注于光的叠加原理及其在干涉测量中的应用。经典的多光束干涉理论（如法布里-珀罗干涉仪）的精细分析，展示了其在光谱分析中的高分辨率潜力。随后，本书深入探讨了光的相干性（空间相干性和时间相干性）的量化方法，这对于激光技术的理解至关重要。晶体光学部分详尽论述了双折射现象、波片的原理，并解释了光的双四极散射和非线性光学效应的初始框架。 --- 第二部分：激光原理与量子光学（第 11 章 - 第 20 章）本部分聚焦于自受激辐射（激光）的物理机制，这是现代光子学的心脏。第 11-14 章：基本量子力学基础与光的发射吸收首先回顾了能级结构、吸收、自发辐射与受激辐射的基本玻尔兹摩尔兹曼关系。随后，详细推导了爱因斯坦系数，奠定了激光增益的理论基础。量子力学的波函数、态叠加原理在光与物质相互作用中的应用被清晰阐述。第 15-17 章：激光器的结构与工作模式系统地介绍了激光器的四大基本组成部分：增益介质、泵浦源、光学谐振腔和输出耦合器。重点分析了不同类型的谐振腔（如平面-平行、共焦腔）的稳定性判据，并深入讨论了光束的横模（TEMmn）结构与控制。损耗机制、阈值功率和激光的线宽、光束质量等关键参数的计算方法被详尽给出。第 18-20 章：不同类型的激光器与脉冲激光技术本书对比介绍了气体激光器（He-Ne, CO2）、固体激光器（Nd:YAG）、半导体激光器以及光纤激光器的工作原理和各自的优势与局限性。在脉冲激光方面，重点剖析了锁模技术，包括外腔锁模和增益开关，以理解如何产生超短光脉冲及其在精密加工和超快光谱学中的应用。 --- 第三部分：光波导、光纤与集成光子学（第 21 章 - 第 30 章）这一部分将理论从自由空间扩展到受限结构，是光通信和光电子器件的核心。第 21-24 章：光波导的模式分析与传输特性详细分析了平面波导和圆介质光纤中的光传播。采用波动方程的求解方法，精确推导了导波模式（如 $ ext{TE}_0$、$ ext{TM}_0$ 模式）的截止条件和有效折射率。本书特别强调了模式色散（群速度色散 GVD）和材料色散的机理及其对信号传输速率的影响。第 25-27 章：光纤的衰减、非线性效应与通信系统深入讨论了光纤中的主要损耗机制——瑞利散射、吸收损耗和弯曲损耗。同时，对光纤中的非线性现象，如自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和受激拉曼散射（SRS），进行了定量的建模和分析，解释了其在高速长距离通信中的挑战。第 28-30 章：集成光子学与波导器件本部分聚焦于将光学元件集成到芯片上的技术。详细介绍了制造工艺（如光刻、刻蚀）对波导性能的影响。重点讲解了基于波导的无源器件，如光耦合器、环形谐振器（Ring Resonators）、马赫-曾德尔干涉仪（MZI）以及光栅耦合器的原理和设计准则。 --- 第四部分：光电器件与现代前沿应用（第 31 章 - 第 40 章）最后一部分将理论和器件知识应用于实际的高新技术领域。第 31-34 章：光电器件的物理基础系统阐述了半导体光电材料的能带结构如何决定器件功能。详细介绍了光电导探测器、光电二极管（PIN 和雪崩光电二极管 APD）的工作原理、响应速度和噪声特性。半导体激光器（LED 和 LD）的注入效率、辐射复合机制和阈值电流被深入分析。第 35-37 章：光调制、解调与光网络讲解了如何将电信号转换为光信号（调制）和反之（解调）。重点分析了电光调制器（如 $ ext{LiNbO}_3$ 调制器）和声光调制器的性能指标。在光网络方面，本书详述了光时分复用（OTDM）和波分复用（WDM）技术的物理限制与突破。第 38-40 章：新兴光子学应用本章面向未来技术发展。涵盖了光学传感与计量学，特别是基于光纤布拉格光栅（FBG）的传感原理。此外，深入探讨了非线性光学在频率转换中的应用，例如二次谐波产生（SHG）和参量放大。最后，对量子光子学进行了概述，简要介绍了光量子信息处理的基本概念，如光子对的产生和量子隐形传态的物理基础。 --- 适用读者与特色：本书的显著特点是理论的深度与应用的广度相结合。每章末尾均附有详尽的习题和案例分析，帮助读者巩固理解。对于复杂的数学推导，本书提供了清晰的步骤，避免了生硬的公式堆砌。其详尽的图表、精确的物理模型以及对最新研究进展的涵盖，使其成为光子学领域不可多得的综合性参考书。无论是为科研项目打下坚实基础，还是为工程设计提供精确参考，本书都将是理想的选择。