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出版者:Amer Assn of Cereal Chemists

作者:Williams, Phil (EDT)/ Norris, Karl (EDT)

出品人:

頁數:296

译者:

出版時間:

價格:3253.55元

裝幀:HRD

isbn號碼:9781891127243

叢書系列:

圖書標籤:

• 近紅外光譜學
• 近紅外成像
• 近紅外技術
• 光譜分析
• 無損檢測
• 材料分析
• 化學分析
• 生物醫學
• 光學傳感器
• 工業應用

跨越可見光界限：現代光學材料與應用前沿 一部深入探索可見光波段之外的材料科學與工程學巨著 本書並非關於近紅外技術本身，而是將視野投嚮瞭更廣闊的電磁波譜——那些在可見光（約400nm至700nm）兩端延伸的區域，尤其是可見光與中紅外之間的關鍵過渡地帶。它聚焦於開發和利用那些對近紅外波段（通常指700nm至2500nm）以外的光學現象和材料特性，為光電子學、成像技術、能源捕獲以及量子信息科學提供革命性的基礎。 本書旨在為材料科學傢、光學工程師、物理學傢以及從事前沿技術研發的專業人士，提供一個關於“非近紅外”前沿光學材料和器件設計的全麵而深入的參考。 --- 第一部分：超越近紅外：中遠紅外與太赫茲波段的材料基礎 第1章：長波長光子的吸收與發射機製 本章徹底摒棄瞭對傳統近紅外（NIR）材料的討論，轉而深入研究在更長波長下（例如3微米至30微米的中紅外區域，以及300微米至3THz的太赫茲區域）材料的固有響應機製。重點探討瞭半導體、陶瓷和聚閤物中的聲子共振、分子振動模式，以及自由載流子（Drude模型）在這些波段的散射行為。特彆分析瞭俄歇復閤在長波長光子産生中的效率製約。 第2章：低帶隙半導體與熱光伏效應 詳細介紹瞭用於中紅外探測和熱輻射管理的半導體係統，例如基於InAs、InSb和HgCdTe（MCT）的復雜異質結構。我們深入探究瞭這些材料如何通過極小的帶隙實現對環境溫度下自身熱輻射的有效吸收和探測。內容涵蓋瞭量子阱結構在調節長波長響應方麵的作用，以及熱光伏（TPV）係統如何利用高效率的黑體輻射源進行能量轉換，與傳統近紅外光伏器件的工作原理形成鮮明對比。 第3章：超材料與人工結構調控 本部分是關於人工設計的電磁材料的權威論述。我們不討論基於矽或砷化鎵的近紅外等離子體結構，而是專注於基於貴金屬/介質（如金-二氧化矽）或石墨烯復閤結構的亞波長設計，以實現對中遠紅外光的完美吸收、聚焦或波束整形。重點剖析瞭“洛倫茲違反”現象及其在超材料透鏡設計中的應用，以及如何利用納米天綫陣列來捕獲和引導極低能量的長波光子。 --- 第二部分：高能光子學：紫外與X射綫區域的應用 第4章：深紫外光刻與寬禁帶半導體 本章聚焦於光子能量遠高於近紅外光子的領域——深紫外（DUV，波長小於200nm）和極紫外（EUV）。材料選擇轉嚮瞭具有巨大帶隙的材料，如AlGaN、金剛石和某些高純度陶瓷。詳細分析瞭這些材料在製造下一代光刻光源（如ArF準分子激光和EUV等離子體源）中作為光學元件的損傷閾值、光學常數穩定性和抗輻射效應。 第5章：X射綫成像與晶體衍射 探討瞭在電磁波譜的極端一端——X射綫區域進行物質結構分析和成像的技術。內容包括布拉格反射、辛金鏡（Kirkpatrick–Baez）聚焦係統的工作原理，以及如何使用特殊的晶體（如矽晶體或特定反射膜）對高能光子束進行精確控製。重點討論瞭同步輻射源和自由電子激光器在材料錶徵中的作用。 第6章：高能光子在生物醫學中的應用 超越瞭近紅外在軟組織穿透方麵的優勢，本章討論瞭使用更高能量光子（如軟X射綫或硬X射綫）進行高分辨率、高對比度生物成像和治療的方法。涵蓋瞭相位襯度成像、吸收劑量學，以及利用高能光子束進行精確的蛋白質晶體學研究。 --- 第三部分：光與物質相互作用的極端條件 第7章：高強度激光與非綫性響應（高次諧波産生） 本章關注的是極高強度電磁場與物質相互作用時産生的效應，這遠超普通近紅外激光器的功率密度。深入分析瞭高次諧波産生（HHG）的物理機製，即電子在強激光場驅動下，在原子或固體中産生高頻光子。我們詳細討論瞭用於高次諧波産生的靶材（如惰性氣體或固體薄膜）的選擇、諧波的相位匹配以及如何將其應用於阿秒脈衝的産生。 第8章：量子光與腔量子電動力學（CQED） 探討瞭在高度受限的幾何結構中，光子與單個原子或量子點相互作用的現象。本書強調瞭超導電路、高品質因子光學諧振腔的設計，這些腔體的模式體積極小，能顯著增強光子與物質的耦閤強度（Purcell效應）。討論瞭如何利用這些強大的光場-物質耦閤來實現單光子源、量子態的非破壞性測量，以及拓撲光學的最新進展。 第9章：極低溫下的光子行為與量子信息存儲 研究在接近絕對零度的極端環境下，光與物質的相互作用。核心內容包括基於稀土離子摻雜晶體（如$ ext{Pr}^{3+}$或$ ext{Eu}^{3+}$）的光迴聲存儲（EIT/Electromagnetically Induced Transparency）技術。這些技術允許光脈衝被“凍結”並以量子相乾性的形式存儲在物質基態中，為固態量子存儲器和遠程量子糾纏分發提供瞭理論和實驗基礎。 --- 結論：跨越邊界的材料科學展望 本書的總結部分將所有章節連接起來，強調瞭突破傳統可見光和近紅外界限的重要性。它論證瞭通過精細調控材料的電子能帶結構、晶格振動模式和人工結構，科學傢們正在以前所未有的精度控製電磁波的行為，這為下一代傳感、成像、能源和計算技術奠定瞭不可或缺的材料基礎。本書為讀者提供瞭理解和駕馭這些前沿技術所需的深刻洞察力與工程工具。

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