准相位匹配技术及其应用 9787512353947 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘涛 著

图书标签:

• 光学
• 非线性光学
• 准相位匹配
• 周期极化
• 光子晶体
• 超材料
• 激光
• 材料科学
• 应用光学
• 微纳光子学

店铺： 一鸿盛世图书专营店

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512353947

商品编码：29738722961

包装：平装

出版时间：2013-11-01

基本信息

书名：准相位匹配技术及其应用

定价：20.00元

作者：刘涛

出版社：中国电力出版社

出版日期：2013-11-01

ISBN：9787512353947

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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准相位匹配（QPM）技术是一种通过对光学晶体非线性极化率进行周期性调制来补偿由于折射率色散所造成的光波之间相位失配的技术，具有非线性转换效率高、可利用晶体的通光范围、非线性作用响应时间极短（飞秒量级）、对光信号的速率和调制格式完全透明等优点，因此在全光波长转换、光开关、光学参量放大过程、太赫兹波等诸多领域都有着重要的应用价值。针对准相位匹配技术及其应用这一课题，《准相位匹配技术及其应用》通过理论和数值的分析方法，对利用准相位匹配晶体（PPLN）实现光学参量放大和全光波长转换进行了深入的研究。

内容提要

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准相位匹配技术在光纤通信、非线性光学和固体激光器等领域都有着重要的应用。刘涛编著的《准相位匹配技术及其应用》阐述了利用准相位匹配技术实现光学参量放大和全光波长转换的一些研究成果，主要内容包括准相位匹配技术的基本原理、基于准相位匹配技术的光学参量放大和全光波长转换的研究进展、非共线光学参量放大器的调谐带宽、非共线光学参量放大器的光谱带宽和参量增益、基于分段结构周期极化铌酸锂晶体的全光波长转换器。
　　《准相位匹配技术及其应用》可作为普通高等院校通信与信息系统、光学工程等相关专业的教学用书，还可作为光纤通信、非线性光学、光学材料、激光器等领域从事非线性光学工作的研究人员和工程技术人员的参考用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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光之舞者：探索非线性光学世界的奥秘 光学，这门古老而又充满活力的学科，一直以来都以其对光现象的深刻揭示，以及在信息传输、能量转换等领域日益重要的应用而吸引着无数的探索者。从最早的透镜成像，到激光的诞生，再到如今高速光通信和量子信息技术的蓬勃发展，光学不断突破着认知的边界，也深刻地改变着我们的生活。而在这个广阔的光学图景中，非线性光学更是以其独树一帜的魅力，展现出与传统线性光学截然不同的丰富现象和巨大潜力。 线性光学，我们通常所熟悉的光学现象，如光的反射、折射、衍射、干涉等，都遵循着一种简单的规律：介质对光的响应强度与入射光强度呈线性关系。这意味着，当光通过介质时，介质的性质（如折射率）不会因为光的强度的变化而改变。然而，当光的强度达到足够高的水平时，例如由高功率激光器产生的相干光束，介质的响应就会变得不再线性。此时，介质的性质会随着光的强度而发生显著变化，从而产生一系列奇特而有趣的现象。这些现象，便是非线性光学所研究的核心内容。 非线性光学 Phenomena的出现，源于物质与强光场的相互作用。当强光照射到物质上时，物质中的电子云会受到极大的影响，其响应不再是简单的偶极矩与电场强度成正比，而是会引入更高阶的项。这些高阶的响应导致了许多“前所未见”的光学效应。例如，当两束不同频率的光在非线性介质中传播时，它们可以“结合”产生一种新的频率的光，这便是“二次谐波产生”（Second Harmonic Generation, SHG）和“和频产生”（Sum Frequency Generation, SFG）。反之，一束高频光也可以在非线性介质中“分裂”成两束低频光，这就是“参量下转换”（Parametric Down-Conversion）。这些过程不仅是基础物理学研究的重要课题，更是实现新型光源、精密测量和量子信息处理的关键技术。 更进一步，当一束强光在非线性介质中传播时，介质的折射率会随着光的强度而变化，这会导致光束自身发生改变，例如光束会自发地聚焦或衍散，形成被称为“自聚焦”（Self-focusing）的现象。如果光束的强度足够高，并且传播距离足够长，还可以产生“光孤子”（Optical Solitons）——一种能够保持其形状和速度稳定传播的光波包。光孤子理论的发展，为光通信领域开辟了新的道路，预示着未来超高速、超长距离的光信息传输的可能。 在非线性光学现象的广阔天地中，光频转换技术扮演着至关重要的角色。通过非线性光学效应，我们可以将激光的输出频率“搬移”到更为广泛的光谱区域，从而弥补传统激光器在某些波段的不足。例如，利用二次谐波产生技术，可以将近红外激光器输出的基频光转换为更短波长的绿光或紫外光，这在激光显示、精密加工、生物医学成像等领域具有广泛的应用。而利用参量下转换，则可以将激光的频率“拉伸”到更长的波长，例如产生远红外或太赫兹波，这些波段在物质成分分析、安检成像、天文学观测等方面有着独特的优势。 然而，要有效地实现这些非线性光学过程，并非易事。许多非线性光学效应的效率都非常低，需要极高的光强才能观察到。而且，在光与介质相互作用的过程中，常常伴随着相位失配的问题。什么是相位失配？简单来说，就是参与相互作用的不同频率的光在传播过程中，它们的相位变化速度不一致，导致它们之间的相位差随着传播距离的增加而不断累积。当相位失配累积到一定程度时，光之间的相干性就会被破坏，从而极大地降低了非线性相互作用的效率。想象一下，两支队伍在同一条道路上前进，如果他们的步伐频率不同，那么一开始并肩而行的他们，很快就会出现前后错开的情况，彼此之间的协同就会变得困难。在非线性光学中，相位失配就是这样一个“协同杀手”。 如何克服相位失配，提高非线性光学转换效率，一直是困扰着科学家们的重要问题。人们尝试了各种方法，比如选择具有强非线性效应的材料，优化激光器的输出参数，甚至设计特殊的介质结构。其中，一种革命性的技术应运而生，它被形象地称为“准相位匹配”（Quasi-Phase Matching, QPM）。 准相位匹配技术的核心思想，并非是完全消除相位失配，而是通过周期性地改变非线性介质的非线性系数（或者说，通过周期性地反转非线性材料的极化方向），来“补偿”相位失配的累积。就好比在一个不规则的跑道上跑步，虽然不能完全拉直，但可以通过周期性地调整跑道方向，使得运动员在整体上能够保持一个相对高效的奔跑状态。在准相位匹配技术中，通常是通过周期性地改变非线性晶体的电畴方向来实现的。这种周期性的结构设计，使得在光传播的特定距离上，非线性相互作用的相位能够“周期性地恢复一致”，从而有效地累积非线性效应，显著提高光频转换的效率。 准相位匹配技术的发展，极大地推动了非线性光学器件的进步。它使得原本效率低下的非线性过程变得实用化，为一系列高性能非线性光学器件的设计和制造提供了可能。例如，利用准相位匹配技术，可以制造出高效的二次谐波发生器、参量放大器、光参量振荡器等。这些器件在激光器、光通信、光谱学、计量学以及量子光学等众多领域都发挥着不可替代的作用。 非线性光学，以及其中至关重要的准相位匹配技术，并非仅存于实验室的理论构想。它们已经悄然渗透到我们的科技生活中，并且仍在以前所未有的速度改变着我们的未来。从更强大的激光器，到更快的通信网络，再到更精确的科学测量工具，非线性光学都功不可没。探索非线性光学世界，就是探索光与物质之间那令人着迷的互动，就是解锁更多超越我们想象的光学应用的可能性。这是一场永无止境的追光之旅，每一次突破，都预示着一个更加光明和精彩的未来。

评分☆☆☆☆☆

深入阅读到中后段，我开始注意到作者在处理复杂数学推导时的独特处理方式。很多专业书籍面对复杂的傅里叶变换、张量分析或者高维优化问题时，往往直接给出最终结论或简化后的公式，让读者感到无所适从。然而，这本书采取了另一种策略：它将冗长复杂的推导过程拆分成若干个小的逻辑步骤，每一步骤的转换都附有简短精炼的文字说明，解释为什么要进行这样的操作，这个步骤的物理或数学目的何在。这种“解释性推导”比单纯的公式堆砌要有效得多。举例来说，在阐述某个滤波器的设计原理时，作者并没有直接跳到Z变换域的表达式，而是先在时域中阐述了信号失真的来源，然后循序渐进地过渡到频域分析，最后才引入复变函数工具进行求解，每一步都像是给读者“打地基”，确保理解的牢固。这种对推导过程的“人性化”处理，使得读者在掌握技术的同时，也能领悟到数学工具背后的思维逻辑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献和索引部分处理得极为规范和详尽，这对于任何需要进一步深造或进行交叉研究的读者来说，都是一个巨大的福音。参考文献列表不仅仅是简单的文献引用，它似乎经过了作者精心的筛选和分类，标注了每篇核心文献的发表年份和主要贡献点，这使得读者可以根据自己的兴趣点，快速定位到该领域最具影响力的原始工作。索引的设计也体现了极高的专业素养，它不仅收录了关键术语，还涵盖了一些较为罕见但重要的符号定义，并且明确指出了它们在书中的首次出现页码，这在需要快速回顾特定概念时极其方便。更难得的是，书的末尾似乎还附带了一个简短的“术语对照表”，将书中使用的中文术语与国际上通用的英文缩写进行了对应，这对于习惯于阅读国际前沿文献的研究人员来说，无疑是贴心至极的设计，极大地提升了本书作为工具书的实用价值和查阅效率。

评分☆☆☆☆☆

初读此书的章节结构，我立刻被其严谨的逻辑链条所折服。作者似乎没有急于抛出那些复杂的理论模型，而是花了相当大的篇幅在建立一个坚实的基础认知框架上。开篇对相关领域历史脉络的梳理，显得尤为精到，它不是简单的罗列时间点，而是巧妙地指出了不同技术流派之间的思想碰撞与演进方向，让人对整个技术背景有一个宏观且深入的理解。随后进入核心内容时，作者的叙事方式也极其平稳，他似乎深知读者的认知曲线，每引入一个新概念，都会立即配以形象化的比喻或是简化模型进行初步解释，确保读者在接触高深数学推导之前，已经建立了直观的物理图像。这种“先感性认识，后理性分析”的教学策略，极大地降低了初学者的入门门槛。我发现，即便是那些我原本以为会非常晦涩难懂的部分，在作者层层递进的剖析下，也变得条理清晰、脉络分明，阅读体验流畅自然，仿佛有一位经验丰富的导师在耳边循循善诱。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，拿到手里就能感受到那种沉甸甸的质感，封面采用了一种哑光处理的纸张，手感细腻，不易留下指纹。主色调是深邃的蓝色与少许跳跃的红色线条勾勒出的抽象图案，简洁却不失科技感，让人在众多书籍中一眼就能被它吸引。字体排版也极为讲究，无论是标题还是正文，字号大小都拿捏得恰到好处，间距合理，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。我尤其欣赏它内页纸张的选择，不是那种反光的亮白纸，而是略带米黄色的护眼纸，配合着精密的印刷技术，使得文字的边缘锐利清晰，过渡自然。装订方面，它采用了锁线胶装，这意味着即使经常翻阅，书脊也不会轻易散开，可以平整地摊开阅读，这对于需要对照查阅资料的专业书籍来说，无疑是一个巨大的加分项。书的整体开本适中，既保证了信息承载量，又方便携带，无论是放在书架上还是随身携带，都显得既专业又得体。总而言之，从物理层面来看，这本书无疑是一件精心制作的工艺品，体现了出版方对知识载体的尊重与用心。

评分☆☆☆☆☆

书中案例与图表的呈现方式，是这本书区别于市面上许多同类教材的关键所在。它并非简单地堆砌公式或枯燥的数据图表，而是将理论知识与实际应用场景进行了深度耦合。我翻阅到关于性能优化的那一章时，书中提供了一组多组对比实验的数据可视化图表，这些图表不仅清晰地展示了不同参数设置下的系统响应差异，更重要的是，图例和注释部分详尽地解释了数据背后的物理意义——例如，为什么在某个特定边界条件下，系统的稳定性会发生突变。更值得称赞的是，作者似乎非常注重实验过程的可复现性。在介绍某个关键技术实现时，不仅给出了理论模型，还穿插了大量的“工程师手记”或“调试心得”，这些侧边栏信息虽然不是正统理论，却充满了实战经验的智慧，例如，对特定仪器精度要求的提醒，或是对常见误差源的预警，这些都是教科书上往往缺失但对实际工作至关重要的细节。阅读这些内容，让人感觉自己不是在看一本静态的书籍，而是在参与一个完整的、有血有肉的研发过程。