光学与光子学：美国不可或缺的关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美国国家科学院，国家科学研究委员会 编，曹健林 等 译

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• 光学
• 光子学
• 关键技术
• 美国
• 科技
• 国防
• 创新
• 前沿科技
• 战略技术
• 未来技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030437280

版次：1

商品编码：11716810

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-06-01

用纸：胶版纸

页数：288

正文语种：中文

产品特色

编辑推荐

适读人群 ：可作为相关领域从业人员制订科研、生产计划的情报材料，同样也可以作为青年学生和一般大众学习、了解相关领域知识的科普材料。

以美国为代表的发达国家把光学和光子学当做事关国家和民族未来的核心技术给予长期关注，政府组织专门委员会对光学和光子学相关的研究、应用和产业状况进行系统分析，找问题指方向。每次的报告处处都提醒政府和业界要加大资源投入，继续努力巩固和加强美国在光学和光子学所有领域的**地位。本书还有一个特殊作用——处处把中国当做一个特别的竞争对手，几乎每提竞争必涉及中国，这本身就为我们提供了大量可供参考的数据资料。和15年前相比，中国在光学和光子学的所有领域都有了明显的进步，我们和世界先进水平的差距显著缩小，然而下一个15年呢？

内容简介

　　光学与光子学技术是现代生活的中心，一直作为重要的使能技术推动着人类文明的进步，并毋庸置疑地将在未来产生更为深远的影响。《光学与光子学：美国不可或缺的关键技术》分10章，分别论述了近15年来光学与光子学领域的科技进步、随之产生的技术机遇和美国视角下的世界技术前沿现状，并提出了确保美国保持全球领先地位的建议。其中第1章是绪论，第2章讨论光子学技术对美国经济的影响，第3章到第10章分别论述某个特定领域（分别为通信、信息处理和数据存储、国防与国家安全、能源、健康与医疗、先进制造技术、先进光子测量与应用、战略光学材料、显示技术）的技术应用。

目录

摘要
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 使能技术
1.3 经济问题
1.4 全球视野
1.5 教育的重要性
1.6 未来的发展

第2章 光子学对国民经济的影响
2.1 引言
2.2 光子经济学：激光器案例研究
2.2.1 激光技术对经济的影响
2.2.2 早期激光器的研发投资
2.2.3 早期激光器市场
2.2.4 国际对比
2.2.5 激光器案例研究结论
2.3 评估光子学的经济影响力——美国的行业收入、就业和研发投资
2.4 政府和工业界资助的光子学研发资金及联邦政府提供的光学资金
2.5 美国自1980年以来光子学创新领域的变革
2.6 光学行业的风险投资
2.7 技术市场、知识产权和美国大学的技术特许
2.8 协同研发模式及其对光子学创新的意义
2.8.1 半导体制造技术联盟
2.8.2 美国光电产业发展协会
2.8.3 美国国家纳米技术计划
2.9 简要评述
2.9.1 拟定的国家光子学计划
2.10 本章研究成果
2.11 建议

第3章 通信、信息处理和数据存储
3.1 引言
3.1.1 通信
3.1.2 信息处理
3.1.3 数据存储
3.2 影响案例：互联网
3.3 技术进步
3.3.1 通信
3.3.2 网络
3.3.3 研发示范领域
3.3.4 信息处理
3.3.5 数据储存
3.4 制造业
3.4.1 通信
3.4.2 信息处理
3.4.3 数据储存
3.5 经济影响
3.5.1 美国和世界其他地区之间的比较
3.6 研究成果和结论
3.7 建议和重大挑战性问题

第4章 国防与国家安全
4.1 引言
4.2 光学和光子学对防御系统的影响
4.3 技术概述
4.3.1 《驾驭光：21世纪的光学科学与工程》问世以来光学相关研究的变化
4.3.2 把握最新技术进步，获取发展机遇
4.4 加工技术
4.5 美国的全球地位
4.6 研究成果和结论
4.7 建议和重大挑战

第5章 能源
5.1 引言
5.2 太阳能发电
5.2.1 光伏系统
5.2.2 聚光太阳能发电系统
5.2.3 混合系统
5.2.4 与现有和潜在的其他燃料来源相比，太阳能发电的平准化成本展望
5.3 固态照明
5.4 研究成果
5.5 建议和重大挑战性问题

第6章 健康与医疗
6.1 引言
6.2 技术对医学影响之历史概况
6.3 现代医疗实践中的光学和光子学
6.4 技术进步拓展了光子学的新应用
6.5 技术进步为光子学在未来应用提供契机
6.5.1 核酸序列检测和突变检测
6.5.2 通过蛋白质和组织阵列进行蛋白质组学分析
6.5.3 高通量筛选技术
6.5.4 流式细胞术质谱分析
6.5.5 眼科学
6.5.6 图像引导外科手术（IGS）技术
6.5.7 双能CT和定量图像分析
6.5.8 再生医学中的生物医学光学
6.5.9 研究中的生物医学光学
6.6 研究成果
6.7 建议

第7章 先进制造业
7.1 引言
7.2 光子技术领域中的生产与创新：三个案例研究
7.2.1 显示器
7.2.2 太阳能电池
7.2.3 用于通信系统的光电元件
7.2.4 三个案例的异同
7.3 光学领域的先进制造技术
7.3.1 光学表面
7.3.2 非球面透镜
7.3.3 制造工艺和装备
7.4 光子学在制造业中的应用
7.4.1 光刻技术
7.4.2 激光器在制造业中的应用
7.5 增材制造
7.5.1 立体光刻
7.5.2 选择性激光烧结技术
7.5.3 激光工程化净成形技术
7.6 光电子技术与美国制造业的未来
7.6.1 大批量生产
7.6.2 小批量生产
7.7 美国制造业劳动力
7.8 研究成果
7.9 建议和重大挑战

第8章 先进光子测量技术与应用
8.1 引言
8.2 光学和光子学对传感、成像与计量学的影响
8.3 技术概览
8.4 自“驾驭光”研究以来的变化
8.4.1 国际单位制（SI）定义的变化
8.4.2 通过生成高次谐波分量开发阿秒脉冲串
8.4.3 利用啁啾脉冲放大技术的极端条件台式设备
8.4.4 纳米光学和等离激子光子学、负折射率材料和变换光学
8.4.5 光量子状态的形成、控制及其探测方面的进展
8.4.6 利用光学综合孔径雷达实现高分辨率遥感
8.4.7 自适应光学技术的进展
8.4.8 从最新研究进展中把握技术机遇
8.4.9 制造业
8.5 美国的全球地位
8.6 研究成果
8.7 建议和重大挑战

第9章 战略性光学材料
9.1 引言
9.2 能源应用
9.3 新颖结构：亚波长光学、超材料和光子晶体
9.4 纳米结构材料面临的技术挑战
9.5 生命科学与合成生物学中的光学材料
9.6 研究成果
9.7 建议

第10章 显示技术
10.1 引言
10.2 不久的将来
10.3 显示器概览
10.3.1 液晶显示器
10.3.2 触摸显示器
10.3.3 OLED显示器
10.3.4 柔性显示器
10.3.5 投影显示器
10.3.6 三维全息显示器
10.4 显示器产品制造
10.5 研究成果
10.6 建议

附录A 任务声明及介绍性信息
A.1 背景
A.2 引言
A.3 任务声明
A.4 委员会
附录B 缩略语
附录C 附加技术范例
C.1 使能技术
C.2 国防和国家安全
C.2.1 监视
C.2.2 夜视
C.2.3 激光测距仪、指示器、干扰发射机和通信器
C.2.4 激光武器
C.2.5 光纤系统
C.2.6 特殊技术
C.3 能源
C.3.1 太阳能技术成本
C.3.2 太阳能-风能混合系统
C.3.3 太阳能辅助技术
C.4 健康与医疗
C.4.1 光学和光子学在急诊室中的应用
C.4.2 光学和光子学在诊断过程中的应用
C.4.3 人类基因组计划取得的成果
C.4.4 生物医学光学在日常生活中的应用
C.4.5 通过蛋白质和组织阵列进行蛋白质组学分析
C.4.6 眼科学
C.4.7 内窥镜手术的进步
C.4.8 氧饱和度测量方面的进展
C.4.9 研究中的生物医学光学
C.5 先进制造
C.5.1 数控磨削和抛光
C.5.2 聚合物成型
C.5.3 玻璃成型
C.5.4 磁流变抛光
C.5.5 单点金刚石车削
C.5.6 光学涂层
C.5.7 计量学
C.5.8 衍射光学元件和微光学元件的灰阶光刻
C.6 显示技术
C.6.1 液晶显示器中的偏振技术
C.6.2 液晶显示器中的三维技术
C.6.3 其他三维显示法
C.6.4 触摸显示器
C.6.5 显示框
C.6.6 OLED显示器
C.6.7 柔性显示器
附录D 各委员会委员履历

精彩书摘

　　《光学与光子学：美国不可或缺的关键技术》：
　　光学与光子学技术是现代生活的中心。为此，联合国教科文组织已经通过了一项决议，将2015年定为国际光学年①。光学与光子学技术使集成电路的生产和检测成为可能②。正是依托这些技术我们才能制造智能手机和电脑显示屏，生产载运互联网信息的光纤，开发先进的精密加工仪器和医疗诊断工具。在未来几十年内，光学与光子学技术将会对社会产生更大的影响。可以预见，太阳能发电和新型高效照明系统的开发可使能源领域发生深刻的变革，新的光纤承载性能也将对持续成指数增长的互联网事业产生决定性影响。近年来，光学与光子学技术在全球的发展和应用得到了显著提高，这对全球经济和人民是鼓舞人心的趋势，同时也对美国在这一领域的领导地位提出了挑战。正如美国国家科学研究委员会（NRC）“驾驭光：把握光学发展趋势，迎接未来科研挑战”专题项目委员会所强调的，对美国政府至关重要的是应该利用这些新兴的光学技术来创造新的行业和就业岗位。
　　本报告中的各章节重点论述了自NRC报告《驾驭光：21世纪的光学科学与工程》出版15年来相关领域的科技进步、随之产生的技术机遇和美国及国外的技术前沿现状，并提出了确保美国保持全球领先地位的建议。
　　我们希望本研究能有助于政策制定者和领导者提出促进美国经济进步的行动指南，为光学与光子学技术的发展和应用提供前瞻性指引和支持，从而确保美国在该领域的领导地位。尽管在实现从基础光学研究转化为工程技术，进而应用于产品生产的过程中存在诸多未知因素，但回报是巨大的。目前，研究人员在某些领域已取得了进展，例如，应用当前的光学与光子学技术可使时钟稳定性达到极高程度，确保时钟在1亿年以上的周期内误差低于一秒。更精准的基准时钟为全球定位系统（GPS）提供了难以置信的广泛应用，而新型时钟能为社会带来的更多福祉还有待进一步挖掘。现阶段在很多方面可以与1960年激光器刚问世的那段时间相比，当时与这一非凡发明有关的很多技术应用还没有明确提出。这就是光学与光子学发明可以引领未来重要应用和创新的例证之一。
　　填补技术差距的重大挑战性问题
　　为满足国家需求和提升国家竞争力，填补存在的技术差距，我们提出以下五个重大挑战性问题。
　　1.美国光学与光子学界如何发明能使光纤网容量/价格比提高100倍的新技术？
　　如第3章所述，我们目前还不知道如何实现这个目标。但迄今为止，全球光通信技术大约每隔十年就会经历一次容量/价格比提高百倍的技术变革，今后用户对这种技术变革的需求将继续保持。遗憾的是目前的结构和机理已无法支持曾经的高速发展，若不能发明新技术，全球通信能力的提升将陷入停滞。
　　2.美国光学与光子学界如何能发明一种将光子和电子元件无缝集成在一起的主流平台，实现系统芯片（systemonchip，SOC）的低成本制造和封装，并且应用到通信、传感、医疗、能源和国防等领域中。
　　完成这一挑战性任务将有可能使系统芯片保持类似于摩尔定律的指数级性能增长，同时也与第五大挑战任务密切关联。相对于目前的电子元件集成或电子和光子元件在大尺寸上的集成，芯片级的光子和电子元件无缝集成技术将有可能显著提升产品的速度和性能。这将在降低成本的同时实现轻量化和高速化，为设备的进一步小型化发展提供巨大的可能性。
　　3.美国军方如何开发必要的光学技术，以保证对包括广域侦察、目标识别、高图像分辨率、高带宽自由空间通信、激光打击和导弹防御等平台的支持？
　　用于激光打击战斗机或高空平台的光学与光子学协同系统能实现对某地区信息的全面获取，提供下载信息的通信链接，并具备光速打击目标和有效防御导弹攻击的能力。显然，这种技术机遇可衍生为光学与光子学应用领域的若干技术重点，如相机研发、高功率激光器、自由空间通信等众多美国必须走在世界前沿以保障国家安全的技术。
　　4.美国能源部门如何确保在2020年之前，在全国电网上实现太阳能发电和新增燃料发电的成本均衡？
　　解决这一问题将对美国和世界经济产生巨大影响。设想一下，使用一种绿色且相对非可再生能源有更高性价比的可再生能源将是多么巨大的成就。尽管非常大胆，我们还是将其作为一个“任重而道远”的目标来看待。目前，我们还不清楚当前的太阳能电池技术如何实现这种成本平衡。
　　5.美国光学与光子学界如何研发出新的光源和成像工具，使光学制造业的分辨率提升一个甚至多个量级？
　　解决这个重大挑战可有助于减轻光刻中的设计限制，同时提升三维闭环与自动加工能力。极紫外（EUV）光学是一项待开发的挑战性技术，也是满足未来光刻需求的必备。超越EUV的下一代技术是软X射线光学。同样，用于三维制造的激光堆焊分辨率取决于所采用激光器的波长，较短的波长可实现更加精密的增材制造，甚至最终实现光学元件的三维打印。
　　我们认为以上是各自应用领域最需要优先解决的五大挑战性问题。由于这些挑战的性质各不相同，它们之间的优先程度难分伯仲。这些挑战问题会在报告各章正文中第一个相关建议之后详细论述，且在报告通篇的陈述和建议中涉及。
　　报告内容和主要建议
　　本报告根据应用领域的不同划分成章节，分别论述光子学对国民经济、先进制造技术和战略物资的影响。第1章是绪论，第2章讨论光子学对美国经济的影响，第3~10章分别论述某个特定领域的技术应用。在每个应用领域的论述中，通常先回顾自《驾驭光：21世纪的光学科学与工程》发表以来相关学科的最新进展，提出最新的技术机遇；然后提出发展和保持美国在全球领先地位的建议和措施，包括短期和长期目标、可能的参与者和负责的创新机构。各章节还依据各自的主题，评估美国和国外的光学科学与工程发展现状，包括公立与民营机构的研究趋势、市场需求、将光子学创新成果转变为全球竞争优势（包括小型企业经营活动）的实例、劳动力需求、基础设施建设及光子学对国民经济的影响。以下部分是对第2章到第10章内容的概述，包括每章中提出的主要建议。
　　第2章光子学对国民经济的影响
　　第2章论述光学与光子学对美国和世界经济的影响。该章以激光器为案例，讨论评价光子学发明对经济产生影响的概念性挑战。同时指出如果采用“公司级别”的数据来指证“光子学部分”在美国经济中的重要性将出现的方法问题。此外，还讨论了光子学创新流程结构性变化如何反映美国经济创新来源的广泛变化。本章亦关注了其他高技术领域的公立/民营机构及公司间合作研发的最近经验对光子学部分的影响。委员会认为最重要的发现是光学和光子学作为使能技术的普遍性。
　　主要建议：委员会建议联邦政府发起光子学整合计划（在很多方面类似于《国家纳米技术计划》），力求聚集学术界、工业界和政府的研究人员、管理人员和政策制定者，共同制定更加综合且能够统筹工业界和政府用于光子学研发费用及相关投资的方法。
　　这项建议基于委员会的下述判断：光子学领域正在经历跨越部门、市场和行业的快速技术进步与应用延伸。实际上，尽管光子学领域的某些部分（例如光学）已进入成熟期，但委员会认为该领域在整体上可能正经历机遇及应用的增长期，这些机遇和应用将组合成更加符合人们期待且富有活力的新兴技术。但是，这些光子学领域的应用和技术逐项来看面又很窄，阻碍了政府和行业共同制定协调一致的发展策略。
　　国家光子学计划将确定联邦政府应长期优先资助的关键技术。除了提供跨联邦机构的经费外，该计划还应该向行业主导且注重特定应用的研究联盟（由用户、厂商、材料及设备供应商组成）提供相应的资金配套，详见本报告第3章。委员会认为，针对联邦政府近期限制增加甚至减少研发支出的压力，制定统筹的光子学计划非常必要。
　　委员会评估后认为，目前光子学的研发支出、光子学领域就业现状及销售状况等方面的数据收集和分析工作严重不足。开发更好的、能收集和分析历史及当前数据的机制和方法是国家光子学计划的另一个重要任务。
　　主要建议：委员会建议提出的国家光子学计划将为收集和报告与光学、光子学机构相关的研发状况和经济数据方面起到先导作用。这些工作包括建立一套涵盖光学与光子学北美行业分类体系（NAICS）代码；收集该领域就业、产出、用于光子学研发的私募基金数据；报告所有联邦机构和项目中用于光子学研发的投资。
　　通过如本文所提出的光子学计划倡议，能够获得综合衡量的投入-产出数据，保证国家政策能获得当地技术和经济现状的信息支持。
　　第3章通信、信息处理和数据存储
　　第3章论述通信、信息处理和数据存储。互联网的飞速发展已经彻底地改变了商业模式和人与人之间的互动方式，而光子学是推动这场通信革命的关键因素。委员会预计，这场革命将会继续进行，更多的需求会促使带宽显著增长，从而进一步加重人们对互联网的依赖。迄今为止，每隔十年便会出现一次容量提高百倍的变革，然而，在实现下一个百倍增长的过程中我们遇到了巨大的技术障碍。
　　主要建议：美国政府和私营工业界应该与学术界共同努力发明能实现下一个容量增长百倍、成本更加低廉，覆盖长途、广域以及本地局域网的光学网络技术。
　　光学与光子学界的专业人士应该向资助机构、信息及娱乐提供商指明在满足不断增长的网络容量及适应性需求的过程中可能存在的主要障碍。完成这项任务需要包括公司联盟在内的各方面通力合作，探索包括信息传输、放大、开关转换等在内的新技术，以保证在下一个十年周期内实现至少一次信息容量的“百倍增长”。
　　主要建议：美国政府，尤其是国防部应努力协调光学和硅电子学，建立新的、易于制造和使用的综合光电平台。
　　美国政府还应该支持那些由最好的光学和电子学技术转化来的成果，这些低成本高密度的电路和系统能无缝地提供通信、信息处理、生物医药、遥感、国防和安全等应用方面的解决方案。
　　政府资助机构、国防部以及对该技术有需求的公司联盟等均应通力合作，落实这项建议。该技术的实现有助于完成本章所提出的第一条主要建议：使互联网容量提高百倍。
　　主要建议：美国政府和私营工业界应推动美国成为全球数据中心业务服务的光学技术领跑者。
　　数据中心内部以及数据中心之间的光纤连接在数据中心能力提升中的作用日益突出。委员会认为，用户、内容提供商和网络运营商之间以及企业、政府和大学研究人员之间的合作，对于确保美国研发出必要的光学技术，支持本国保持数据中心业务领导地位而言至关重要。
　　第4章国防与国家安全
　　第4章论述国防与国家安全。毋庸置疑，传感器系统是下一个情报、监视和侦察等领域进行技术角逐的“主战场”。拥有能对某地区相关信息进行全方位获取，并使用高带宽和移动平台进行信息通信的能力将是一项巨大的的国防优势。激光武器攻击可以显著提高美国军队的战斗力，而防御导弹（尤其是弹道导弹）的攻击也是一项重要的国家安全需求。光学系统可提供适用于所有这些领域的综合支撑能力。
　　主要建议：美国国防与情报机构应资助光学技术研发，以更好地支持用于广域侦察、远距离目标精确识别、高带宽自由空间激光通信、“光速”激光打击，以及寻的导弹和弹道导弹防御的未来光学系统发展。达成这些实战目标需要部署可长时间驻留的低成本平台。
　　这些综合功能将充分利用并融合高功率激光器、多功能传感器、光学孔径变换、基于全新传感器性能的算法等方面取得的成果。这些技术原来都曾被分别研究，现在建议将它们进行综合以获得协同效应。维持这种协同性的一个方法是定期检查有关机构的协同情况。
　　第5章能源
　　第5章关注光学与光子学技术在能源领域的应用，讨论与国家重点需求相关的能源生产和高效利用问题。光子学技术能提供可再生太阳能，而固态照明技术有助于降低照明能源的总需求量。
　　主要建议：能源部应在2020年之前制定全美国的电网平价规划。
　　这里的“电网平价”定义为任何能源的使用费用都不高于电网提供的电力费用，例如，太阳能发电站应在没有补贴的情况下提供廉价且可供选择的电力。显然，与美国西南部相比，新英格兰州更加难以实现这一点，但能源部仍应努力在这两个地区实现电网平价。
　　太阳能技术在成本降低方面已经有了很大的进展，但美国政府仍需花大力气将太阳能成本降到在无补贴的情况下与当前其他可替代能源相同。政府应在研发和制造这些太阳能产品的过程中扮演重要角色。这不仅是为了满足提供价格合适的可再生能源的需求，也是为了创造相应的就业岗位。太阳能电池成本的降低将同时依赖于技术和生产的进步。
　　……

前言/序言

先进材料的微观结构与宏观性能：探索材料科学的未来前沿 本书深入剖析了先进材料在微观层面的结构特征，以及这些结构如何决定材料的宏观性能。全书聚焦于新一代功能材料的设计、合成与表征，旨在为读者提供一个理解和预测材料行为的全面框架。 第一部分：基础理论与结构表征 本部分奠定材料科学的理论基础，详细阐述了晶体学、缺陷理论以及热力学在材料行为理解中的核心作用。 第一章：原子排列与晶体结构 本章系统地介绍了晶体的基本概念，包括点阵、晶胞、布拉格衍射原理及其在确定材料内部原子几何结构中的应用。重点讨论了复杂合金和功能陶瓷的非典型晶体结构，例如准晶和高熵合金的独特晶格特征。 第二章：晶体缺陷的物理化学 材料的宏观性能往往由其微观缺陷所主导。本章深入探讨点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）的热力学稳定性和动力学迁移机制。特别分析了位错运动与材料塑性变形之间的定量关系，以及在极端温度和应力条件下的缺陷演化路径。 第三章：微观结构表征技术进阶 先进材料的研发高度依赖于高分辨率的结构表征。本章详细介绍透射电子显微镜（TEM）在高角度环形暗场成像（HAADF-STEM）中的应用，如何实现亚埃级尺度的元素分布分析。同时，阐述了同步辐射X射线散射技术（SAXS/WAXS）在研究纳米尺度相分离和织构形成中的独特优势。对聚焦离子束（FIB）制样的技术细节及其对后续电镜分析可能引入的伪影进行了审慎的讨论。 第二部分：功能材料的设计与合成 本部分聚焦于如何通过精确控制化学成分和合成工艺，来“定制”具有特定功能的先进材料。 第四章：超高强度与韧性合金的设计 本章探讨如何通过引入纳米级沉淀物、孪晶结构或梯度晶粒尺寸来强化金属材料。详细分析了纳米晶和超细晶材料的制备方法，如高能球磨、快速凝固与粉末冶金。讨论了拉伸过程中的应变诱导相变（TRIP效应）在提升材料韧性方面的作用机制。 第五章：功能氧化物与陶瓷的界面工程 功能陶瓷在能源和电子领域应用广泛。本章关注多层氧化物薄膜的沉积技术，如脉冲激光沉积（PLD）和分子束外延（MBE）。重点研究不同晶体结构氧化物之间的异质结界面，特别是界面电子结构重构对电荷传输和铁电/铁磁耦合的影响。对陶瓷的烧结过程中的致密化动力学和晶粒生长抑制策略进行了深入建模。 第六章：低维材料与量子限域效应 从零维的点量子点到一维的纳米线和二维的二维材料（如过渡金属硫化物、石墨烯的衍生物），本章探讨了尺寸效应如何显著改变材料的电子能带结构。深入分析了量子点在半导体和光电器件中的应用，以及如何通过表面钝化来控制其发光效率和稳定性。对二维材料的机械剥离和化学气相沉积（CVD）制备工艺的挑战进行了细致的评述。 第三部分：性能调控与应用驱动 本部分将材料结构与特定的宏观性能（力学、热学、电学）进行关联，并展望其在关键技术领域的应用潜力。 第七章：热传输的微观控制 本章关注热电材料和隔热涂层对热流的调控能力。探讨了声子输运理论，分析了复杂晶体结构（如半赫斯勒合金或填充化合物）中“玻璃弹珠”模型对热导率的有效降低机制。讨论了通过引入高密度的晶界和点缺陷对晶格热导率的散射效应的精确量化。 第八章：多铁性与耦合现象 多铁性材料（同时具备铁电性、铁磁性和/或弹性）是下一代信息存储和传感器的核心。本章深入分析了电场-磁场耦合的微观机制，重点研究了在薄膜异质结构中应变耦合驱动的电磁响应。对室温多铁性的实现途径和非传统耦合效应的探索进行了前沿综述。 第九章：极端环境下的材料可靠性 先进材料在高功率密度、高温度或强辐射场下需要保持长期可靠性。本章关注材料在辐照下的损伤机理，如离子注入和中子辐照引起的空位/间隙原子簇的形成与迁移。讨论了蠕变和疲劳的长期预测模型，以及如何通过优化晶界特性来提高材料在极端工况下的使用寿命。 结论：面向未来的材料系统工程 总结了当前先进材料研究的主要瓶颈，并展望了人工智能和高通量计算（如密度泛函理论计算）在加速新型材料发现过程中的关键作用。强调从原子尺度设计到宏观系统集成的材料系统工程思维的重要性。

评分☆☆☆☆☆

令我印象深刻的是，这本书并没有止步于理论和技术介绍，而是将目光投向了光子学技术的未来发展趋势。我特别留意了其中关于量子光学和人工智能与光子学结合的部分。这些章节的描绘充满了前瞻性和想象力，让我得以一窥未来科技可能带来的颠覆性变革。例如，量子通信的安全性、量子计算的强大算力，以及通过光子学实现的更高效的人工智能芯片，都让我感到无比兴奋。书中对于这些前沿领域的介绍，并非空泛的预测，而是基于扎实的科学原理和已有的研究进展，使得这些看似遥不可及的技术变得更加可信和令人期待。我也关注书中是否提到了这些未来技术在实际应用中可能遇到的挑战，以及科学家们正在进行的探索。这种对未来科技的深度解读，不仅满足了我对未知世界的好奇心，也让我对人类智慧和科技创新的力量有了更深的敬畏。这本书仿佛是一扇窗，让我能够眺望科技发展的壮丽前景。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我最初被这本书吸引，很大程度上是因为其“美国不可或缺”的定位。我一直对一个国家的科技实力如何塑造其国际地位和竞争力深感兴趣。这本书能否真正展现出光学与光子学在美国的独特地位和发展优势，是我最为关注的。我希望它能不仅仅是罗列技术名词，而是能通过详实的案例和数据，说明这项技术是如何驱动美国在高端制造、信息技术、国家安全等领域保持领先地位的。例如，在半导体产业方面，光刻技术是芯片制造的核心，而这项技术本身就高度依赖于复杂的光学系统。书中是否能深入剖析美国在这一领域的技术积累和创新能力，以及这些能力如何转化为经济和战略优势，是我期待看到的。同时，我也想了解，面对全球日益激烈的科技竞争，光学与光子学在美国是否面临着新的挑战，以及美国又是如何通过政策、研发投入和人才培养来巩固其优势的。这种宏观的视角，能够让我更好地理解科技发展与国家命运之间的紧密联系。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《光学与光子学：美国不可或缺的关键技术》的时候，我抱着极大的好奇心，想一探究竟。我一直对那些能够深刻影响我们生活、甚至改变世界进程的“幕后英雄”般的技术充满兴趣。这本书的标题就给我一种厚重感，似乎揭示着某些不为人知的、但至关重要的领域。我特别关注书中是否能够深入浅出地解释光学和光子学的原理，让我这个非专业人士也能理解其精髓，而不是枯燥乏味的公式堆砌。更重要的是，我希望它能勾勒出这项技术在美国的发展脉络，从最初的萌芽到如今的蓬勃发展，以及它如何在科研、工业、国防等多个层面扮演着举足轻重的角色。读完这本书，我期待能对“光学”和“光子学”这两个词有了更深刻、更立体的认识，不再是模糊的概念，而是能够联系到具体的应用和实际的案例。我想要了解，当我们谈论激光、LED、光纤通信、半导体芯片制造，甚至更前沿的量子计算和生物成像时，背后究竟蕴含着怎样的光学与光子学原理，以及这些原理是如何被转化为改变我们生活、推动社会进步的强大力量。这本书是否能提供这样的视角，是我最看重的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版倒是颇具匠心，纸质细腻，文字清晰，阅读起来非常舒适。我尤其欣赏它在章节安排上的逻辑性，从基础概念的引入，到核心技术的解析，再到实际应用的展现，层层递进，引人入胜。我特别喜欢其中关于光通信的部分，它不仅仅是简单地介绍光纤的传输原理，而是将这项技术的发展史、遇到的挑战以及如何克服这些挑战娓娓道来。想象一下，我们如今能够如此便捷地在世界各地进行信息交流，背后是无数科学家和工程师的智慧结晶，而光通信无疑是其中的关键一环。书中对相关人物的介绍也十分生动，仿佛能看到他们为了技术突破而夜以继日的努力。此外，书中对光学在精密仪器制造、医疗诊断等领域的应用也进行了详细阐述，让我对这些看似寻常的设备有了全新的认识。例如，医院里那些能够精确诊断疾病的影像设备，或是工厂里用于检测产品缺陷的高精度检测仪，都离不开光学技术的支持。这些细节的描绘，让本书的专业性与趣味性完美结合，读起来丝毫不觉枯燥。

评分☆☆☆☆☆

我一直对科普读物情有独钟，尤其偏爱那些能够将复杂科学原理以通俗易懂的方式呈现出来的书籍。这本书在这方面做得相当出色。它避开了晦涩难懂的数学公式，而是通过大量的图示、类比和生动的故事，将光学和光子学的奥秘一一揭示。我特别喜欢书中对于激光器工作原理的解释，通过生活中的例子，让我瞬间明白了这项曾经只存在于科幻小说中的技术，是如何成为现代工业和医疗领域不可或缺的工具的。同时，书中对光子学在能源领域，例如太阳能电池和LED照明的应用，也进行了详细的介绍，让我看到了这项技术在推动可持续发展方面的重要作用。我欣赏作者在保持科学严谨性的同时，也能够将内容写得如此引人入胜，让不同背景的读者都能从中受益。这本书不仅是一本关于技术的读物，更是一次关于科学启蒙的旅程，让我对光学与光子学这一领域充满了浓厚的兴趣，并渴望继续深入了解。

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朋友推荐。图书是正版，印刷质量也还好，赠送了几本给同事学习。

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正在看书的质量非常好。

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除了贵，很不错

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知识丰富

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很好～～～～～～～～～～～～～～

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介绍了比较浅一些，算科普！

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书很好，帮老师买的

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光机所很坑人，本书基本就是个科普。还那么贵？

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很好～～～～～～～～～～～～～～