Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4 (Handbook of Laser Science & Technology, Vol. IV)

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出版者:CRC
作者:Marvin J. Weber
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1986-08-31
价格:USD 202.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780849335044
丛书系列:
图书标签:
  • 激光科学
  • 激光技术
  • 光学材料
  • 手册
  • 参考书
  • 物理学
  • 材料科学
  • 工程学
  • 光学
  • 激光器
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具体描述

《激光科学与技术手册,第四卷:光学材料》 --- 前言 激光技术的进步始终与支撑其运行的材料科学的突破紧密相连。本卷《激光科学与技术手册》聚焦于激光系统、器件及其应用中至关重要的光学材料领域。我们深知,无论是提升激光器的效率、扩展其工作波段,还是增强其在苛刻环境下的可靠性,对新型和改进型光学材料的深入理解与精准调控是不可或缺的前提。 本书旨在为从事激光系统设计、光子学研究、材料开发以及相关工业应用的高级研究人员、工程师和研究生提供一本全面、深入且高度实用的参考书。它整合了该领域最新的研究成果、成熟的技术实践以及对未来发展趋势的深刻洞察。我们力求避免对基础物理原理的过度阐述,而是将重点放在材料的特性、制备工艺、性能表征及其在具体激光应用中的表现上。 --- 第一部分:基础光学材料与激光介质的原理 本部分为后续高级主题奠定坚实的基础,系统阐述了构成现代激光系统的核心光学材料的物理基础。 第一章:晶体与玻璃基质的结构与性质 详细考察了构成激光增益介质和功能光学元件的无机晶体(如氧化物、氟化物)和非晶态玻璃(如硅酸盐、磷酸盐、氟化物玻璃)的微观结构。重点分析了晶格缺陷、非晶结构对光学均匀性、散射损耗和热光效应的影响。讨论了如何通过控制化学计量比和引入杂质来调控材料的折射率、双折射率和热导率。 第二章:稀土离子掺杂与能级工程 深入探讨了激活激光性能的关键——稀土离子(如Nd$^{3+}$, Er$^{3+}$, Yb$^{3+}$, Tm$^{3+}$)在不同基质中的激活机制。涵盖了晶场理论在解释能级分裂中的应用,以及如何通过精确控制掺杂浓度和位置来优化吸收截面、荧光寿命、斯托克斯位移和交叉弛豫过程,从而实现高效率的激光发射。详细对比了四能级与三能级系统在不同材料中的实现情况。 第三章:非线性光学材料基础 本章关注那些能够改变光波自身性质的材料。详细介绍了电光效应、二次谐波产生(SHG)、参量振荡(OPO)和自相位调制等非线性光学现象的理论基础。对最常用的非线性晶体,如KDP、BBO、LBO及其氟化物类似物,进行了详尽的性能对比,包括其有效非线性系数、损伤阈值和温度稳定性。 --- 第二部分:高功率激光与先进功能材料 本部分聚焦于满足现代高功率、超快、和特殊波段激光系统需求的先进材料技术。 第四章:用于高能激光器的陶瓷与复合材料 传统晶体在尺寸、热导率和机械强度上存在瓶颈。本章专门探讨了激光陶瓷(如Nd:YAG、Yb:YAG陶瓷)的制备技术(如固结、热压)及其优越性,特别是在消光率和抗形变方面的表现。同时,介绍了梯度功能材料和复合材料,如掺杂透明陶瓷或纳米复合光纤,如何实现性能的协同提升。 第五章:光纤激光器用特种光纤材料 这是光纤激光器技术的核心。详细分析了用于单模、高功率、高束质量输出的特种光纤材料。内容包括:如何通过控制包层/纤芯的折射率分布(如阶跃型、包层导光型)来控制模场面积(MFD)和有效模场面积(MEFF),以应对非线性效应和热效应。重点讨论了双包层光纤中稀土离子(尤其是Yb$^{3+}$)的掺杂策略和能量传输机制。 第六章:超快激光与宽带增益材料 针对皮秒和飞秒激光应用,本章深入研究了支持宽吸收和发射带宽的材料。分析了掺杂钛(Ti$^{3+}$)的蓝宝石、掺杂铬(Cr$^{4+}$)的尖晶石(Forsterite),以及玻璃基体(如磷酸盐玻璃)的性能。讨论了受激发射截面的展宽机制、群速度色散(GVD)管理以及材料的非线性折射率(克尔效应)对超快脉冲压缩与传输的影响。 --- 第三部分:光学元件的涂层、加工与可靠性 本部分从宏观应用角度,探讨了决定激光系统最终性能和寿命的关键加工与表面工程技术。 第七章:高反射率与抗损伤薄膜技术 光学元件的表面处理是影响系统损耗和可靠性的决定性因素。详细介绍了用于激光系统(从紫外到中红外)的介质多层膜(DBR、增透膜)的设计原理。讨论了不同沉积技术(如电子束蒸发、离子束辅助沉积)对薄膜应力、层间结合力和激光损伤阈值(LIDT)的影响。特别关注了对高功率激光苛刻波长(如1064 nm、3.5 μm)优化的材料体系(如HfO$_{2}$/SiO$_{2}$、Al$_{2}$O$_{3}$/YF$_{3}$)。 第八章:激光损伤与材料的可靠性 激光损伤是制约高功率系统发展的核心问题。本章系统分类了不同类型的激光损伤(如热损伤、光化学损伤)。分析了损伤阈值与材料吸收率、薄膜的吸收体缺陷密度、以及脉冲宽度之间的关系。探讨了提高材料和涂层LIDT的先进策略,如优化界面质量和采用超低吸收的掺杂方案。 第九章:特殊应用材料:波长转换与光子晶体 本章展望了前沿材料的应用。研究了用于上转换、下转换的特殊稀土复合材料,以及如何利用它们来扩展激光的工作波段或提高量子效率。同时,概述了光子晶体材料在光限制、超材料和新型波导器件中的潜力,及其对集成光子学和微纳激光器的贡献。 --- 总结 《激光科学与技术手册,第四卷:光学材料》全面梳理了支撑当代激光技术发展所需的一切核心材料知识。本书的深度和广度确保它能够满足从基础科研到工程应用中对材料特性、制备工艺和可靠性标准的严苛要求。我们期望本书能够激发读者对新型光学材料的探索热情,推动激光科学与技术的持续创新。

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在我的职业生涯中,我一直致力于探索激光技术在材料科学领域的应用,而《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》无疑是我近期读到的一本最深刻、最全面的著作。它并非那种简单的技术手册,而是真正深入到了光学材料与激光相互作用的本质。我特别欣赏作者在描述“激光诱导的表面改性”时的详尽分析。他们不仅仅列举了各种改性技术,比如激光抛光、激光冲击强化和激光熔覆等,更重要的是,深入探讨了这些技术背后的微观机制,例如激光能量如何影响材料表面的晶格结构、缺陷分布以及微观形貌。这对于我们在进行材料表面处理和功能化时,选择最优化的激光工艺参数至关重要。我曾经在进行一项关于提升金属材料耐磨性的研究时,就曾遇到过对激光冲击强化机制的深入理解的瓶颈。这本书提供的理论框架,能够帮助我更清晰地认识到激光脉冲如何通过压缩波诱导材料内部产生塑性变形,从而显著提高其硬度和耐磨性。此外,书中关于“光学材料在激光退火过程中的行为”的讨论,也极具启发性。作者分析了激光退火对材料晶体结构、缺陷密度以及光学特性的影响,并给出了优化退火工艺的建议。这些内容对于半导体制造、薄膜沉积以及光电器件的性能提升都具有重要的指导意义。

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当我第一次翻开《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》这本书时,就被它所蕴含的丰富知识和严谨的科学态度所深深吸引。作为一名在光学领域工作的工程师,我一直在寻找能够提供更深层次理论支撑和更前沿技术洞察的资料,而这本书,恰好满足了我的需求。它不是那种浅尝辄止、流于表面的技术介绍,而是深入到光学材料与激光相互作用的本质。我尤其欣赏作者在讨论“激光在非线性光学材料中的行为”时所采用的方法论。他们不仅仅罗列了不同材料的非线性光学系数,更重要的是,分析了导致这些效应的微观过程,例如光波与材料中的电子和晶格相互作用,以及由此产生的二次、三次甚至更高阶的非线性极化。这对于我们在设计和制造新型激光源、光学调制器以及光信息处理系统时,选择合适的非线性光学材料和优化器件结构至关重要。我之前在进行一项关于利用二次谐波发生器提高激光效率的研究时,就曾遇到过对不同非线性晶体性能的深入理解的瓶颈。这本书提供的理论框架,能够帮助我更清晰地认识到不同晶体的非线性特性如何影响谐波的产生效率,以及如何通过优化晶体取向和相位匹配条件来最大化输出功率。

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作为一名对光学和材料科学充满好奇心的学习者,我在寻找一本能够系统性地介绍激光与光学材料之间复杂关系的著作时,《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》的出现,如同一盏明灯,照亮了我探索的道路。这本书的内容深度和广度,远超我之前的预期。我尤其对书中关于“激光诱导的化学反应”这一章节的论述感到兴奋。作者详细解释了不同化学物质在激光照射下可能发生的各种化学反应,比如光解、光合、光催化以及激光诱导的等离子体化学等。这对于理解激光在化学合成、材料加工以及环境治理等领域中的应用至关重要。我曾经参与过一个关于利用激光合成纳米材料的研究项目,而这本书提供的激光化学反应动力学理论和实验方法,对于理解反应机理和优化合成条件提供了宝贵的参考。此外,书中关于“光学材料在激光退火过程中发生的相变”的讨论,也极具启发性。作者分析了激光退火对材料晶体结构、缺陷密度以及光学特性的影响,并给出了优化退火工艺的建议。这些内容对于半导体制造、薄膜沉积以及光电器件的性能提升都具有重要的指导意义。

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作为一名从事激光技术研究多年的科研人员,我见过市面上各种各样的技术手册和参考书,但《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》无疑是我近年来接触到的最具有深度和前瞻性的一部著作。它不仅仅是简单地罗列技术参数,而是深入到光学材料与激光相互作用背后的物理原理。我特别欣赏书中关于“光诱导的相变”这一章节的论述。作者详细解释了不同类型材料,如半导体、金属和绝缘体,在强激光照射下可能发生的相变过程,比如熔化、蒸发、玻璃化以及亚稳态晶格结构的形成。这对于理解激光焊接、激光增材制造以及激光诱导的表面改性等技术至关重要。我之前在研究激光淬火技术时,就曾遇到过对不同材料淬火机制的深入理解的瓶颈。这本书提供的理论框架,能够帮助我更清晰地认识到激光能量如何影响材料的微观结构,从而优化工艺参数,获得理想的材料性能。此外,书中对于“光学材料在激光退火过程中的行为”的探讨,也极具启发性。作者分析了激光退火对材料晶体结构、缺陷密度以及光学特性的影响,并给出了优化退火工艺的建议。这些内容对于半导体制造、薄膜沉积以及光电器件的性能提升都具有重要的指导意义。

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拿到这本《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》的那一刻,我脑海中涌现的第一个念头便是它那沉甸甸的分量,不仅仅是物理上的,更是知识上的。我是一名光学工程的研究生,日常的研究工作离不开激光和光学材料的深刻理解,而这本书,无疑是我学术道路上又一座坚实的里程碑。打开它,扑面而来的信息密度和严谨的学术论证,瞬间就吸引了我。我花了足足一个下午的时间,仅仅翻阅了前几章,就被作者在介绍不同光学材料的激光响应特性时所展现出的深度所折服。他们不仅仅列举了各种材料的性能参数,更重要的是,将这些参数与具体的物理机制联系起来,例如非线性光学效应在不同晶体结构中的表现,以及它们如何影响激光的产生和传播。这种从宏观现象到微观机理的层层剥离,让我对这些材料有了更全面、更系统的认识。尤其是在关于掺杂光纤激光器材料的部分,作者详细阐述了不同稀土离子的能级结构、吸收和发射截面,以及它们如何通过特定的泵浦方案来优化激光输出。我一直对高功率光纤激光器的发展很感兴趣,而这本书提供的基础知识,正是理解这一领域核心技术所不可或缺的。它并非一本简单的技术手册,而更像是一本为光学科学研究者量身打造的“百科全书”,每一个字都凝聚着作者的智慧和心血。我预感,这本书将成为我实验室书架上最常被翻阅的那一本,也是我撰写论文时最可靠的参考资料。

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每次购买一本新的科技书籍,我总是带着一种近乎虔诚的心情去翻阅,而《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》给我的感受尤为深刻。这本书的内容深度和广度,远超我之前的预期。它不仅仅是关于光学材料,更是关于如何利用激光来研究和操纵这些材料。在介绍“激光诱导荧光”部分,作者不仅仅描述了如何通过激光激发材料发光,更深入探讨了不同激发波长、脉冲宽度以及光斑尺寸对荧光信号的影响。这对于材料的无损检测和成分分析具有重要的意义。我曾经参与过一个关于文物保护的研究项目,需要对古老陶瓷进行无损成分分析,而激光诱导荧光技术正是其中的关键。这本书提供的详细理论和实验指导,无疑会为这类应用提供坚实的基础。此外,书中关于“光学材料在强激光场下的行为”的章节,更是让我大开眼界。作者详细阐述了介质击穿、光折变效应以及高次谐波产生等现象,并分析了影响这些现象的关键材料参数。这些知识对于设计和制造高功率激光器、激光加工设备以及先进的光学传感系统都至关重要。我之所以如此看重这本书,是因为它能够将复杂的物理过程清晰地呈现出来,并提供解决实际工程问题的思路。

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当我拿到《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》这本书时,我立刻被它严谨的排版和丰富的图表所吸引。这是一本真正为光学科学家和工程师量身打造的工具书,它提供的知识深度和实践指导意义非凡。我尤其对书中关于“激光驱动的等离子体发射”的章节感到兴奋。作者详细分析了不同材料在激光烧蚀过程中形成的等离子体,包括其温度、密度、电子能量分布以及辐射光谱。这对于激光诱导击穿光谱(LIBS)等痕量分析技术至关重要。我曾经参与过一个关于环境监测的项目,需要利用LIBS技术分析水样中的重金属含量,而这本书提供的等离子体诊断方法和理论模型,对于理解LIBS信号的产生机制和优化检测灵敏度提供了宝贵的参考。此外,书中关于“光学材料在超快激光作用下的动力学过程”的论述,也让我受益匪浅。作者深入探讨了飞秒激光与物质相互作用产生的瞬态现象,比如电子-声子耦合、载流子弛豫以及超快相变等。这些知识对于理解超快激光加工、高次谐波产生以及超快光谱学等前沿领域至关重要。我之所以认为这本书极具价值,是因为它能够将复杂的物理过程清晰地呈现出来,并提供解决实际问题的思路。

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我一直对激光科学与技术及其在光学材料领域的应用充满热情,而《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》这本书,无疑是我近年来所读过的最令人印象深刻的著作之一。它不仅仅是提供技术参数的集合,更是对光学材料与激光相互作用的深邃洞察。我特别欣赏书中关于“激光在透明材料中的散射和吸收”的详尽阐述。作者不仅仅列举了不同材料的散射系数和吸收系数,更重要的是,他们深入探讨了这些光学特性的起源,例如材料内部的缺陷、杂质、晶格振动以及非线性效应。这对于我们在设计高功率激光系统、精密光学元件以及光通信器件时,选择合适的材料和优化设计方案至关重要。我之前在进行一项关于高斯光束在非均匀介质中传播的研究时,就曾遇到过对材料内部散射机制的深入理解的瓶颈。这本书提供的理论模型,能够帮助我更清晰地认识到材料的微观不均匀性如何影响激光的传播,从而优化光束整形和聚焦策略。此外,书中关于“光学材料在激光诱导的表面形貌演化”的讨论,也极具启发性。作者分析了激光与材料表面相互作用时可能产生的各种形貌变化,比如犁沟、裂纹、纳米结构以及自组装结构等,并探讨了这些形貌变化对材料光学和机械性能的影响。

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拿到《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》的那一刻,我就预感到它将成为我书架上最常被翻阅的那一本。作为一名专注于光学传感器和激光探测系统的工程师,我一直在寻找能够提供更深层次理论支撑和更前沿技术洞察的资料。这本书,恰好满足了我的需求。它不是那种浅尝辄止、流于表面的技术介绍,而是深入到光学材料与激光相互作用的本质。我尤其欣赏作者在讨论“激光诱导的光电效应”时所采用的方法论。他们不仅仅罗列了不同材料的光电转换效率,更重要的是,分析了导致这些效应的微观过程,例如光生载流子的产生、分离和输运,以及它们如何受到材料的电子结构和表面形貌的影响。这对于我们在设计和优化光电探测器、太阳能电池和激光陀螺等器件时,选择合适的材料和优化器件结构至关重要。我之前在进行一项关于提升激光雷达探测灵敏度的研究时,就曾遇到过对光电探测器响应机制的深入理解的瓶颈。这本书提供的理论框架,能够帮助我更清晰地认识到激光信号如何转化为电信号,以及如何通过优化探测器材料和结构来最大化信号强度,降低噪声。

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作为一个在光学领域摸爬滚打了多年的工程师,我一直在寻找能够提供更深层次理论支撑和更前沿技术洞察的资料,而《Hdbk Laser Sci & Technology Optical Mtls Vol 4》恰好满足了我的需求。它不是那种浅尝辄止、流于表面的技术介绍,而是深入到光学材料与激光相互作用的本质。我尤其欣赏作者在讨论激光损伤阈值时所采用的方法论,他们不仅仅罗列了不同材料的损伤数据,更重要的是,分析了导致损伤的微观过程,比如自由载流子吸收、热致损伤以及等离子体形成等。这对于我们在设计高功率激光系统时,选择合适的防护材料和优化系统参数至关重要。我之前在进行一项高能激光器的研发项目时,就曾遇到过材料损伤的问题,当时花费了大量时间和精力去排查原因。如果当时能有这本书作为指导,我相信我们能够更快地找到解决方案。书中对于激光与物质相互作用过程中产生的各种非线性现象的详尽论述,也让我受益匪浅。例如,在讨论参量放大和参量振荡时,作者详细介绍了驱动场、信号场和闲置场之间的能量耦合,以及它们如何受到材料的二次非线性极化率的影响。这些理论的深入理解,对于开发新型激光源和先进光学器件具有不可估量的价值。我发现,这本书的价值远不止于提供信息,更在于它能够启发思考,引导读者深入探索光学科学的奥秘。

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