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张志刚 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030156297

商品编码：29792307137

包装：平装

出版时间：2016-01-01

图书基本信息,请以下列介绍为准
书名	飞秒激光技术
作者	张志刚
定价	128.0元
ISBN号	9787030156297
出版社	科学出版社
出版日期	2016-01-01
版次	31

其他参考信息（以实物为准）
装帧：平装	开本：B5	重量：0.581
版次：31	字数：	页码：

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内容提要

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作者介绍

序言

序言

《飞秒激光技术》 作者：张志刚 内容简介 本书是一部深入探讨飞秒激光技术前沿理论与应用的书籍，旨在为从事光学、材料科学、生物医学、精密制造等领域的研究者、工程师及相关专业学生提供一本详实且具有指导意义的参考著作。本书的出版，不仅是作者多年研究成果的系统总结，更是对飞秒激光技术这一颠覆性科学领域的一次全面梳理与展望。 第一部分：飞秒激光技术基础理论 本书的开篇，首先将带领读者回顾激光技术的历史发展脉络，重点聚焦于超短脉冲激光，特别是飞秒激光的出现如何彻底改变了激光与物质相互作用的范畴。我们将从光学的基本原理出发，深入浅出地阐述飞秒激光的独特属性，包括其极短的脉冲宽度（10^-15秒量级）、极高的峰值功率以及宽广的光谱特性。 超短脉冲的产生机制： 详细介绍产生飞秒激光的关键技术，如锁模技术（模式锁定），并区分不同类型的锁模技术，例如主动锁模和被动锁模。重点解析掺增益材料（如Ti:Sapphire、Yb:doped光纤）在产生超短脉冲中的作用，以及其能带结构和光谱特性如何影响脉冲的参数。 激光腔设计与优化： 深入探讨飞秒激光器的腔内光学元件，如可调谐的色散补偿元件（光栅对、棱镜对、啁啾反射镜等）以及它们在控制脉冲展宽和压缩中的关键作用。讨论不同腔型（如环形腔、线性腔）的优缺点及其在产生特定飞秒脉冲参数方面的适用性。 脉冲参数的测量与表征： 详细介绍用于测量飞秒激光脉冲宽度、脉冲形状、啁啾以及光谱特性的先进诊断技术，例如自相关测量、频率分辨光学采样（FROG）和光谱相位干涉仪（SPIDER）等。解释这些技术背后的物理原理以及如何通过测量结果来优化激光器的性能。 非线性光学效应： 飞秒激光的高峰值功率引发了丰富多彩的非线性光学效应，本书将重点阐述其中与飞秒激光技术紧密相关的部分。包括自聚焦、自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）、参量放大（OPA）以及光学参量振荡（OPO）等。深入分析这些效应的物理机制，以及它们在飞秒激光的产生、放大和光谱展宽中的应用。 光束传播与聚焦： 讨论飞秒激光束在高功率密度下的传播特性，以及如何通过光学系统实现高精度聚焦。重点关注衍射极限聚焦、艾里斑特性以及空间光调制器（SLM）在实现复杂光场调控中的作用。 第二部分：飞秒激光与物质的相互作用 飞秒激光最引人注目的特点在于其与物质相互作用方式的独特性。由于脉冲持续时间远小于物质的动力学过程（如电子-声子弛豫），飞秒激光的能量注入可以在物质发生相变之前完成，从而实现“冷加工”，对材料的损伤极小。 电子激发与电离过程： 详细阐述飞秒激光引起物质的电子激发、多光子吸收以及雪崩电离过程。分析激光参数（能量密度、脉冲宽度、重复频率）与这些过程的关联，以及不同物质对飞秒激光的吸收特性。 等离子体动力学： 深入研究飞秒激光与物质相互作用后形成的等离子体的演化过程，包括等离子体的形成、膨胀、复合以及能量耗散机制。分析等离子体特性（如电子密度、温度）对后续加工过程的影响。 材料的超快相变与去除机制： 阐述飞秒激光诱导的熔化、汽化、烧蚀以及相变动力学。重点介绍“冷烧蚀”机制，即物质在短时间内被直接转化为气态并逸出，从而避免了热扩散和熔渣的产生。分析烧蚀阈值、烧蚀深度与激光参数的关系。 激光诱导击穿光谱（LIBS）： 介绍飞秒激光在LIBS领域的应用，分析其相比于纳秒激光的优势，如更高的灵敏度、更低的基体效应以及更精细的元素分析能力。 非平衡态过程的激发： 探讨飞秒激光在激发和研究材料的非平衡态过程中的作用，如超快动力学、瞬态吸收、激发态弛豫等，为理解和调控物质的微观结构和性能提供窗口。 第三部分：飞秒激光技术的关键应用领域 本书的第三部分将聚焦于飞秒激光技术在各个尖端科技领域的广泛而深刻的应用。 精密微纳加工： 微孔加工与切割： 介绍飞秒激光在加工高硬度、脆性材料（如陶瓷、玻璃、蓝宝石）方面的卓越性能，实现无应力、高精度、高深宽比的微孔阵列和复杂结构的加工。 表面改性与纹理化： 探讨飞秒激光在材料表面进行精细刻蚀、图案化以及功能化改性，实现超疏水、超亲水、抗反射、导电等特种表面。 3D微纳制造： 重点介绍飞秒激光直写（2PP/2PA）技术，在光刻胶、聚合物、玻璃等材料中实现亚微米甚至纳米尺度的三维结构制造，应用于微光学器件、生物支架、微流控芯片等。 微电子与半导体制造： 飞秒激光在晶圆切割、划线、薄膜去除、器件封装等环节的应用，尤其是在高精度、低损伤的工艺要求下。 生物医学领域： 眼科手术： 详细介绍飞秒激光在屈光手术（LASIK、SMILE）、白内障手术等中的应用，其对角膜组织损伤小、切口精准的优势。 组织显微成像： 飞秒激光诱导的荧光成像（如多光子激发显微成像）在活体组织成像中的应用，实现高分辨率、深层组织穿透以及对细胞功能的实时观测。 光动力疗法（PDT）： 飞秒激光作为能量源，激活光敏剂治疗肿瘤或其他疾病，实现精确靶向和低副作用。 药物递送与基因转导： 利用飞秒激光实现细胞膜的瞬时透化，促进药物或基因的有效递送。 生物材料加工： 飞秒激光在生物相容性材料的微结构设计与加工，如组织工程支架的构建。 材料科学与基础研究： 超快光谱学： 飞秒激光作为研究物质内部超快动力学过程（电子弛豫、分子振动、相变等）的强大工具。 新材料的制备与改性： 飞秒激光在制备纳米材料、表面合金、功能涂层等方面的应用。 高压物理与物质状态研究： 飞秒激光产生极端条件下的高压和高温，用于研究物质在非经典状态下的性质。 光学与信息技术： 超快光学器件制造： 飞秒激光在制造高精度光学元件，如衍射光学元件、光栅、微透镜阵列等。 非线性光学器件： 利用飞秒激光实现光学阈值器件、光开关等。 超快信息处理： 探索飞秒激光在下一代高速光通信和信息处理中的潜力。 第四部分：飞秒激光技术的挑战与未来展望 本书的最后一部分，将对当前飞秒激光技术发展中存在的挑战进行梳理，并展望其未来的发展方向。 技术挑战： 激光器性能提升： 提高激光器的效率、稳定性、可靠性，降低成本，实现更宽范围的波长覆盖和脉冲可调性。 加工精度与效率的平衡： 在保证极高精度的同时，如何提高飞秒激光加工的效率，以满足工业化生产的需求。 过程监控与反馈控制： 发展实时、高精度的飞秒激光加工过程监控技术，实现闭环控制，确保加工质量。 新的材料体系与应用开发： 探索飞秒激光在更多新型材料、更复杂结构以及更前沿领域的应用潜力。 未来展望： 智能飞秒激光加工系统： 结合人工智能和大数据技术，实现加工过程的智能化优化和自适应控制。 极端飞秒激光： 发展更高功率、更短脉冲、更宽光谱的飞秒激光，探索新的物理现象和应用。 飞秒激光在量子科技领域的应用： 探索飞秒激光在量子信息、量子计算、量子传感等领域的潜在作用。 绿色与可持续发展： 发展更节能、环保的飞秒激光技术，并将其应用于环境保护和可持续发展领域。 本书的编写力求严谨、客观，并在理论阐述和应用介绍之间取得平衡，使读者能够系统地掌握飞秒激光技术的核心知识。通过大量案例分析和图表说明，本书将帮助读者深入理解飞秒激光技术的精髓，并激发其在各自研究和工作领域的创新思路。本书的每一章节都力求内容详实，逻辑清晰，语言流畅，希望能成为飞秒激光技术领域的一本经典之作。

评分☆☆☆☆☆

从一个学习者的角度来看，这本书的知识密度高得惊人，但幸运的是，它在引导学习路径方面做得十分贴心。我发现这本书的结构设计非常有利于构建知识网络。它不是简单地罗列知识点，而是通过引入关键概念和模型，像搭积木一样，层层递进地构建起一个完整的技术框架。例如，在引入新的复杂概念时，作者总会先从一个简化的、理想化的模型开始解释，帮助我们建立直观认知，然后再逐步引入真实世界中的各种限制因素和修正项。这种“先易后难，循序渐进”的教学策略，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。更难能可贵的是，书中对参考文献和相关工作引用的规范性，为我下一步进行更深入的文献调研指明了清晰的航向，我可以通过这些引注，迅速定位到特定领域的权威论文和经典著作。对于自学者而言，这本书简直就像一位耐心的、知识渊博的导师，指引着我们从零散的知识点走向系统化的专业理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，在专业性和可读性之间找到了一个近乎完美的平衡点，这在高度专业的科技著作中是相当难得的。作者的文字功底非常扎实，遣词造句精准有力，没有冗余的词汇，每一个句子都承载着明确的信息量。尤其是在描述那些涉及高速、高精度运动的物理过程时，他的笔触充满了动态的美感，仿佛能让人“看到”那极短时间尺度内发生的奇妙变化。我特别喜欢作者偶尔穿插在严谨论述之间的那种略带哲思的总结性语句，它们不仅是对当前章节内容的升华，也引导读者去思考这项技术的深远意义和未来潜力，这为枯燥的公式和参数注入了人文关怀。这种文风，使得长时间沉浸于书中，不仅是智力上的挑战，更是一种愉悦的智力体验，它让人在敬佩其深度的同时，也为其表达的清晰流畅而感到享受。这本书绝非快餐式的知识速递，而是一场需要沉下心来细细品味的学术盛宴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的字体，拿在手里就有一种厚重且专业的质感。我特别喜欢封面上那种抽象的、仿佛光束在空气中轨迹留下的痕迹的图案处理，极具艺术感，让人在未翻开书页之前，就已经对即将接触到的内容充满了敬畏和期待。内页的纸张选择也相当考究，触感细腻，印刷清晰锐利，即便是那些复杂的公式和精密的图表，也展现出极高的可读性。我通常在阅读技术书籍时对排版和字体有很高的要求，这本书在这方面做得非常出色，字号适中，行距留白恰到好处，长时间阅读也不会产生强烈的视觉疲劳。这种对细节的极致追求，体现了作者和出版方在将科学知识转化为实体载体时的匠心独运，让人感觉这不是一本简单的教科书，而更像是一件值得收藏的工艺品。尤其是在介绍高功率密度物理现象时，书中插配的那些高质量的示意图，简直是点睛之笔，它们用最直观的方式，帮助我这个初涉该领域的读者，迅速建立起对抽象概念的具象认知。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注先进制造领域的工程师，我阅读这本书的出发点更多是想了解其在工业应用层面的最新进展和潜力。坦白说，这本书的理论深度是相当震撼的，但更令我惊喜的是，它并没有将自己局限在实验室的象牙塔内。在某些章节，作者仿佛化身为一位经验丰富的技术顾问，深入剖析了当前制程中遇到的瓶颈，并前瞻性地指出了技术突破的方向。例如，在讨论飞秒脉冲的产生和操控技术时，书中对超快诊断手段的介绍，其详尽程度远超我预期的教科书范畴，几乎可以直接作为高精度设备选型和调试的参考手册。虽然篇幅有限，但作者对材料加工中的热影响区控制、表面改性和微纳结构制造的讨论，提供了许多精妙的案例分析，这些案例的选取非常贴近实际生产中的痛点。这让我深刻感受到，作者不仅是理论大家，更是深刻理解产业需求的实践者，这本书为我们这些一线工程师提供了扎实的理论基石和前沿的创新思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，初读之下，给我的感觉是极其严谨且逻辑链条密不透风的，完全体现出作者在学术上的深厚功底。它不像市面上很多科普读物那样，为了追求易懂而牺牲了内容的精确性，相反，它在保持专业深度的同时，又巧妙地运用了递进式的讲解结构。作者似乎非常擅长将复杂的物理原理层层剥开，从最基础的光与物质相互作用的宏观描述，逐步深入到微观层面的量子效应和非线性光学现象。我特别欣赏作者在阐述那些具有里程碑意义的理论基础时所展现出的那种娓娓道来的叙事节奏，既尊重了历史发展的脉络，又清晰地勾勒出了关键技术的演进路径。尤其是在处理数学推导时，作者没有采用那种冷冰冰的公式堆砌，而是每一步都附带了简明扼要的文字解释，解释了“为什么这么做”和“这一步意味着什么”，这对于需要理解而非仅仅记忆公式的读者来说，是无价的帮助。这种行文的严密性，让我在合上书本时，总有一种知识体系得到系统梳理和巩固的满足感。