亞波長直徑微納光縴 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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童利民，Michael Sumetsky 著

圖書標籤:

• 微納光縴
• 光縴光學
• 亞波長結構
• 光波導
• 納米光子學
• 光學器件
• 光縴傳感
• 生物光子學
• 材料科學
• 光學工程

齣版社： 浙江大學齣版社

ISBN：9787308068550

版次：1

商品編碼：10649253

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2009-09-01

用紙：膠版紙

頁數：228

字數：371000

內容簡介

　　Subwavelength and Nanometer Diameter Optical Fibers provides acomprehensive and up-to-date coverage of research on nanoscaleoptical fibers including the basic physics and engineering aspects ofthe fabrication， properties and applications. The book discusses opti-cal micro/nanofibers that represent a perfect fusion of optical fibersand nanotechnology on subwavelength scale and covers a broadrange of topics in modern optical engineering， photonics and nano-technology spanning from fiber optics， near-field optics， nonlinearoptics， atom optics to nanofabrication and microphotonic compo-nents/devices. It is intended for researchers and graduate students inthe fields of photonics， nanotechnology， optical engineering and ma-terials science.

目錄

Introduction
1.1 A Brief History of Micro- and Nanofibers
1.2 Concepts of MNFs and the Scope of this Book
References
2 Optical Waveguiding Properties of MNFs: Theory and Numerical Simulations
2.1 Basic Guiding Properties of Ideal MNFs
2.1.1 Mathematic Model
2.1.2 Single-mode Condition and Fundamental Modes
2.1.3 Fractional Power Inside the Core and Effective Diametet
2.1.4 Group Velocity and Waveguide Dispersion
2.2 Theory of MNFs with Microscopic Nonuniformities
2.2.1 Basic Equations
2.2.2 Conventional and Adiabatic Perturbation Theory
2.2.3 Transmission Loss Caused by a Weak and Smooth Nonuniformity
2.3 Theory of MNF Tapers
2.3.1 Semiclassical Solution of the Wave Equation in the Adiabatic Approximation and Expression of Radiation Loss
2.3.2 Optics of Light Propagation Along the Adiabatic MNF Tapers
2.3.3 Example of a Conical MNF Taper
2.3.4 Example of a Biconical MNF Taper
2.3.5 Example of an MNF Taper with Distributed Radiation Loss
2.4 The Thinnest MNF Optical Waveguide
2.5 Evanescent Coupling between Parallel MNFs: 3D-FDTD Simulation
2.5.1 Model for FDTD Simulation
2.5.2 Evanescent Coupling between two Identical Silica MNFs 45
2.5.3 Evanescent Coupling between two Silica MNFs with Different Diameters
2.5.4 Evanescent Coupling between a Silica MNF and a Tellurite MNF
2.6 Endface Output Patterns
2.6.1 MNFs with Flat Endfaces
2.6.2 MNFs with Angled Endfaces
2.6.3 MNFs with Spherical and Tapered Endfaces
2.7 MNF Interferometers and Resonators
2.7.1 MNF Mach-Zehnder and Sagnac Interferometers
2.7.2 MNF Loop Resonators
2.7.3 MNF Coil Resonators
References
3 Fabrication of MNFs
3.1 Taper Drawing Techniques
3.2 Taper-drawing Fabrication of Glass MNFs
3.2.1 Taper Grawing MNFs Rom Glass Fibers
3.2.2 Drawing MNFs Directly from Bulk Glasses
3.3 Drawing Polymer MNFs from Solutions
References
4 Properties of MNFs: Experimental Investigations
4.1 Micro/Nanomanipulation and Mechanical Properties of MNFs
4.1.1 Visibility of MNFs
4.1.2 MNF Manipulation
4.1.3 Tensile Strengths of MNFs
4.2 Optical Properties
4.2.1 Optical Losses
4.2.2 Effect of the Substrate References
5 MNF-based Photonic Components and Devices
5.1 Linear Waveguides and Waveguide Bends
5.1.1 Linear Waveguides
5.1.2 Waveguide Bends
5.2 Micro-couplers, Mach-Zehnder and Sagnac Interferometers
5.2.1 Micro-couplers
5.2.2 Mach-Zehnder Interferometers
5.2.3 Sagnac Interferometers
5.3 MNF Loop and Coil Resonators
5.3.1 MNF Loop Resonator （MLR） Fabricated by Macro-Manipulation
5.3.2 Knot MLR Fabricated by Micro-Manipulation
5.3.3 Experimental Demonstration of MCR
5.4 MNF Filters
5.4.1 Short-Pass Filters
5.4.2 Add-Drop Filters
5.5 MNF Lasers
5.5.1 Modeling MNF Ring Lasers
5.5.2 Numerical Simulation of Era+ and Yb3+ Doped MNF Ring Lasers
5.5.3 Er3+ and Yb3+ Codoped MNF Ring Lasers
5.5.4 Evanescent-Wave-Coupled MNF Dye Lasers
References
6 Micro/nanofiber Optical Sensors
6.1 Introduction
6.2 Application of a Straight MNF for Sensing
6.2.1 Microfluidic Refractive Index MNF Sensor
6.2.2 Hydrogen MNF Sensor
6.2.3 Molecular Absorption MNF Sensor
6.2.4 Humidity and Gas Polymer MNF Sensor
6.2.5 Optical Fiber Surface MNF Sensor
6.2.6 Atomic Fluorescence MNF Sensor
6.3 Application of Looped and Coiled MNF for Sensing
6.3.1 Ultra-Fast Direct Contact Gas Temperature Sensor
6.3.2 MCR Microfluidic Sensor
6.4 Resonant Photonic Sensors Using MNFs for Input and Output Connections
6.4.1 MNF/Microsphere and MNF/Microdisk Sensor
6.4.2 MNF/Microcylinder and MNF/Microcapillary Sensors
6.4.3 Multiple-Cavity Sensors Supported by MNFs
6.5 Summary
References
7 More Applications
7.1 Optical Nonlinear Effects in MNFs
7.2 MNFs for Atom Optics
7.3 Other Applications
References
Index

前言/序言

亞波長直徑微納光縴：一部關於光與物質互動極緻探索的文獻 這是一部深入探討亞波長直徑微納光縴（Subwavelength-diameter Micro/Nano Fibers, 以下簡稱SDMFs）獨特光學特性與廣泛應用潛力的著作。本書旨在為讀者構建一個關於SDMFs的全麵認知框架，從基礎理論到前沿技術，層層深入，揭示這種極細尺寸光縴在操控光與物質相互作用方麵所能達到的極緻境界。 第一部分：亞波長光縴的誕生與基本理論 本部分將追溯SDMFs的起源，介紹其發展曆程，並詳述其與傳統光縴在尺寸、結構和光學特性上的根本區彆。我們將詳細闡述亞波長尺度下電磁場行為的獨特之處，例如近場增強效應、高場強密度以及獨特的束縛模式。 第一章：微納光縴的演進與SDMFs的定義 從宏觀到微觀：光縴技術的發展簡史。 微納光縴的興起：超越傳統光縴尺寸的突破。 SDMFs的定義與關鍵特徵：尺寸、幾何形狀、材料選擇。 SDMFs在光波導領域的核心優勢：高場約束、強非綫性效應、緊湊尺寸。 第二章：亞波長尺度下的光學原理 麥剋斯韋方程組在亞波長尺度下的特殊解。 錶麵等離激元共振（SPR）與SDMFs的相互作用。 倏逝波的增強與傳播特性：超越衍射極限的可能。 非綫性光學效應的激活：超連續譜産生、拉曼散射、光學參量放大等。 量子光學現象與SDMFs的結閤：單光子源、量子糾纏的産生與操控。 第三章：SDMFs的製備技術 拉錐法： 核心技術原理與工藝流程。 不同拉錐方法（如火焰拉錐、電阻加熱拉錐、CO2激光拉錐）的比較與優劣。 影響拉錐質量的關鍵參數：拉伸速率、溫度梯度、原始光縴材質。 精確控製SDMFs直徑、形貌與錶麵光滑度的挑戰與對策。 其他製備技術： 化學氣相沉積（CVD）法製備。 納米壓印與刻蝕技術。 3D打印技術在SDMFs製造中的潛力。 新型材料（如金屬、半導體、介電材料）在SDMFs製備中的應用。 SDMFs的錶徵方法： 光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）在形貌分析中的應用。 光譜分析技術（如光譜儀、乾涉儀）用於特性錶徵。 光傳播損耗的測量與評估。 第二部分：SDMFs的獨特光學特性與調控 本部分將深入剖析SDMFs在亞波長尺度下所展現齣的非凡光學性能，並探討如何通過設計和調控來優化這些性能，以滿足不同應用的需求。 第四章：SDMFs的光場分布與傳播模式 單一模式傳播的極限與多模傳播的控製。 亞波長光縴中電磁場分布的數值模擬與理論分析。 幾何相位與動態相位在SDMFs中的應用。 不同直徑和形狀SDMFs的模式特性對比。 錶麵等離激元模式與介質模式的耦閤。 第五章：非綫性光學效應在SDMFs中的增強 高場強密度驅動下的非綫性效應： 超連續譜（SC）産生： 原理、影響因素（脈衝參數、光縴長度、材料）。 拉曼散射與布裏淵散射： 增強機理與潛在應用。 光學參量過程： 參量放大與振蕩。 二次諧波與三次諧波産生： 在非綫性晶體SDMFs中的實現。 SDMFs作為非綫性光學器件的優勢：低閾值、高效率、緊湊性。 新型非綫性材料（如二維材料、量子點）與SDMFs的集成。 第六章：SDMFs的耦閤、傳感與操控 耦閤機製： SDMFs與傳統光縴的耦閤。 SDMFs與微納器件（如微腔、納米粒子）的耦閤。 定嚮耦閤與模式選擇性耦閤。 傳感應用： 高靈敏度摺射率傳感：基於SPR或模式變化。 溫度、壓力、應力傳感。 生物分子與化學物質的檢測。 錶麵增強拉曼散射（SERS）平颱。 光場操控： 光鑷與粒子操控。 光機械相互作用。 極化態的調控與轉化。 第三部分：SDMFs的創新應用與未來展望 本部分將聚焦SDMFs在各個前沿領域的實際應用，並探討其未來的發展趨勢和潛在突破。 第七章：SDMFs在通信與信息處理領域的應用 超高密度光存儲。 片上光子集成與微型化光學器件。 光信號處理與調製。 量子通信中的潛在應用。 第八章：SDMFs在生物醫學與化學傳感中的應用 高分辨率生物成像。 體外與體內診斷。 藥物遞送與靶嚮治療。 環境監測與食品安全。 第九章：SDMFs在能源與環境領域的應用 高效光催化與能量轉化。 新型太陽能電池。 水淨化與汙染物去除。 環境氣體傳感。 第十章：SDMFs的挑戰與未來發展方嚮 SDMFs的穩定性和耐久性提升。 規模化、低成本的製造技術。 新型功能材料與SDMFs的融閤。 跨學科的閤作與應用拓展。 SDMFs在人工智能與機器學習領域的交叉研究。 下一代光子器件與光子集成電路的構建。 本書的讀者群體涵蓋瞭物理學、光學工程、材料科學、電子工程、生物醫學工程、化學工程等多個領域的科研人員、工程師、研究生以及對光子技術充滿好奇心的愛好者。通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解SDMFs的科學原理，掌握其製備與調控技術，並洞察其在眾多前沿科技領域展現齣的巨大潛力和光明前景。我們相信，SDMFs將繼續作為光與物質相互作用研究的強大工具，推動相關領域的革命性發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，讓我對光學領域有瞭全新的認識。我以前總覺得光學是一個相對古老而成熟的學科，但“亞波長直徑微納光縴”這個概念，卻讓我看到瞭這個領域蘊藏著無限的創新潛力。我希望這本書能夠提供對這一前沿研究方嚮的全麵梳理，包括其理論基礎、實驗技術以及潛在的應用前景。我特彆想瞭解，科學傢們是如何在納米尺度上精確地控製光的行為，並且設計齣具有特定功能的微納光縴結構。書中是否會介紹一些創新的製造工藝，以及這些工藝所帶來的挑戰？同時，我也希望能夠看到一些關於這項技術未來發展趨勢的討論，例如它將如何與人工智能、量子計算等其他新興技術相結閤，從而催生齣顛覆性的應用。這本書對我來說，不僅僅是一份科學報告，更是一次關於人類智慧和探索精神的緻敬。

評分☆☆☆☆☆

我之前對光縴的瞭解，大多停留在互聯網和通信領域，知道它們在傳輸數據方麵起著至關重要的作用。然而，這本書的標題“亞波長直徑微納光縴”立刻就引起瞭我的注意，它暗示著一種更精細、更微觀的光縴技術。這讓我好奇，為什麼需要如此細的光縴，它們又有什麼特彆之處？我希望這本書能夠解釋清楚“亞波長”這個概念在光縴技術中的意義，以及它如何影響光的傳播和操控。書中是否會涉及一些特殊的材料科學知識，用來製造如此精密的結構？我也很好奇，這種微納光縴與傳統光縴相比，在性能上會有哪些顯著的優勢，比如更高的帶寬、更低的損耗，或者全新的功能？我期待這本書能夠深入淺齣地講解這些關鍵問題，並且提供一些實際的例子，讓我能夠理解這項技術是如何被應用到實際中的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人，深邃的藍色背景上，幾束微弱的光綫交織成復雜的圖案，仿佛預示著隱藏在其中的奧秘。我雖然對這個領域所知不多，但光是標題就足夠讓我産生濃厚的興趣。亞波長，微納光縴，這些詞匯在我腦海中勾勒齣微觀世界的奇妙圖景。我常常想象，在這個人類肉眼無法觸及的尺度上，光是如何被引導、被操控的，又會展現齣怎樣令人驚嘆的特性。我希望這本書能像一位經驗豐富的嚮導，帶領我一步步揭開這些麵紗，讓我理解那些微小的結構是如何影響光的行為，又能在哪些實際應用中發揮作用。我很好奇，這種技術是否能讓我們看到更遠的星辰，或者在醫療診斷上帶來革命性的突破，亦或是構建更高效的光通信網絡。即便我無法完全理解其中的技術細節，但光是能夠窺探到這個領域的冰山一角，就已經足夠讓我心潮澎湃。我相信，這不僅僅是一本技術書籍，更是一扇通往未來科技之門，讓我得以一窺那些正在改變世界的創新力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是打開瞭一本來自未來世界的說明書。我一直對那些改變我們生活的科技充滿好奇，而亞波長直徑微納光縴這個概念，在我看來，無疑就屬於這類能夠顛覆現有格局的前沿技術。我常常在想，我們今天所使用的很多設備，可能在不久的將來就會被基於這些微納光縴的新技術所取代。我希望這本書能夠詳細介紹這些技術的發展曆程，它們是如何從最初的設想到最終的實現，其中經曆瞭怎樣的挑戰和突破。我也很想瞭解，這些微納光縴究竟能應用在哪些領域，比如通信、傳感、醫療、能源等等，並且它們將如何革新這些行業。這本書的魅力在於，它不僅僅是停留在理論層麵，而是充滿瞭對未來應用場景的展望和預測，讓我能夠提前感受到科技發展的脈搏。讀完這本書，我希望能對未來科技的發展有一個更清晰的認知，並且能夠為之感到興奮和期待。

評分☆☆☆☆☆

當我第一次翻開這本書的時候，就被其嚴謹的學術風格所震撼。序言部分深入淺齣地闡述瞭研究亞波長直徑微納光縴的必要性和前瞻性，讓我立刻感受到作者在這一領域深厚的積纍和獨到的見解。雖然我並非該領域的專業人士，但書中對基本概念的解釋清晰易懂，即使是初學者也能循序漸進地理解。我特彆喜歡作者在講述理論知識時，穿插瞭大量的實驗數據和圖錶，這不僅增加瞭說服力，也讓抽象的概念變得更加具象化。我仿佛能夠親眼見證那些微納光縴在顯微鏡下的形態，以及它們與光相互作用時産生的奇妙現象。我期待這本書能為我打開一個全新的視角，讓我從微觀的角度去理解光的本質，以及如何利用這些微小的結構來實現前所未有的光學功能。同時，我也對書中可能提及的實驗方法和技術細節充滿瞭好奇，希望能從中學習到一些嚴謹的科學研究方法，即使我不能親自動手實踐，也能從中汲取寶貴的知識養分。