Optomechatronic Micro/ Nano Devices and Components III pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Dong, Lixin; Katagiri, Yoshitada; Higurashi, Eiji; Toshiyoshi, Hiroshi; Yves-Alain, Peter

出品人:

页数:274

译者:

出版时间:2007-10-8

价格:USD 80.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819468659

丛书系列:

图书标签:

• Optomechatronics
• Microdevices
• Nanodevices
• MEMS
• Photonics
• Sensors
• Actuators
• Optical Engineering
• Precision Engineering
• Micro/Nanotechnology

现代光学与精密工程前沿：新型光电器件与集成系统 图书简介 本书深入探讨了当代光学、精密机械与电子工程交叉领域的前沿技术与最新进展，专注于新型光电器件的设计、制造、表征以及在微纳尺度系统中的集成应用。全书力求构建一个连接基础物理原理、先进材料科学、精密制造工艺与实际工程应用的知识体系，为研究人员、工程师和高年级学生提供一个全面、深入的学习资源。 本书的核心内容围绕高精度光场调控、微纳结构光学、先进传感与成像技术三大主轴展开。我们详尽地分析了当前光电子技术在提升器件性能、实现功能集成和拓展应用边界方面所面临的挑战与突破。 第一部分：先进光学材料与微纳结构调控 本部分聚焦于理解和设计具有特定光学响应的新型功能材料，并掌握如何在微纳尺度上精确构建和操控这些材料以实现对光场的有效调控。 1. 智能与可重构光学材料： 详细介绍了一系列对外部刺激（如电、热、机械力、光照）敏感的智能材料，包括电光材料、压电/热释电材料、相变材料以及响应性聚合物。重点讨论了如何利用这些材料的动态光学特性，实现可调谐滤波器、可重构超表面（Reconfigurable Metasurfaces）以及自适应光学系统的构建。分析了材料的微观结构与宏观光学性能之间的定量关系。 2. 微纳光子结构设计与制造： 深入探讨了光子晶体（Photonic Crystals）、表面等离子激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）结构以及光学超材料（Metamaterials）的理论基础与工程实现。内容涵盖了光子带隙工程、局域表面等离子体共振（LSPR）的增强效应，以及如何通过这些结构实现对光波的亚波长限制、引导和操控。在制造工艺方面，详细阐述了电子束光刻（E-beam Lithography）、聚焦离子束（FIB）、原子层沉积（ALD）和纳米压印等关键微纳加工技术在制造高精度光学器件中的应用与局限性。 3. 表面等离子体与局域场增强： 本章着重分析了金属与介质界面处电磁场的耦合现象。讨论了增强拉曼散射（SERS）基底的设计原则，如何通过优化纳米天线阵列的几何形状和间距，实现极高的局域电磁场强度，这对于高灵敏度的光谱检测至关重要。同时，研究了金属-绝缘体-金属（MIM）结构在超薄偏振片和高效吸收器中的应用。 第二部分：高精度光机电集成器件与系统 本部分将焦点从材料和结构转向实际器件的集成与系统化。讨论如何将光学功能与精密机械运动、电子控制紧密结合，以实现复杂的功能。 4. 微纳机电系统（MEMS/NEMS）中的光学元件： 详细介绍了应用于光通信、光束整形和传感领域的微振镜（Micro-mirrors）、微透镜阵列（MLA）和可调谐光栅的驱动原理与控制策略。探讨了基于静电力、压电效应和热膨胀效应的驱动机制，以及如何通过反馈控制实现高带宽、高精度的角度或焦距调节。内容包括MEMS扫描仪在光镊和激光直写中的应用。 5. 新型光学传感与成像技术： 深入研究了基于光学干涉、光场分布检测和光声效应的高灵敏度传感器。重点介绍了白光干涉测量技术在非接触式三维形貌重建中的应用，以及如何结合先进的图像处理算法提高测量精度和抗干扰能力。在生物医学成像方面，讨论了光场相机（Light Field Camera）的工作原理、衍射光学元件在计算成像中的角色，以及高数值孔径（NA）物镜在显微成像中的性能极限与突破。 6. 高效光束整形与调制技术： 本章探讨了如何精确控制光束的相位、振幅和偏振态。详细分析了衍射光学元件（DOE）和空间光调制器（SLM）的设计、优化及其在涡旋光束产生、自适应波前校正中的应用。讨论了基于液晶和电光晶体的快速相位调制技术，以满足高速数据处理和激光加工的需求。 第三部分：系统集成与前沿应用 最后一部分着眼于将前述的元件和技术集成到复杂的应用系统中，并展望未来发展的趋势。 7. 光电系统集成与封装： 讨论了微纳光学元件与电子电路、驱动器的三维（3D）异构集成挑战。内容涵盖了高精度对准技术（Alignment）、无源/有源光纤耦合技术，以及如何在保证光学性能的同时实现器件的可靠封装和热管理。特别是对于大规模光子集成电路（PICs）的制造流程中的关键步骤进行了深入剖析。 8. 激光加工与精密制造中的光控： 研究了高能量密度激光与物质相互作用的物理机制，重点关注如何通过精确控制光束的焦点、脉冲特性和光场分布，实现对材料的无损或定向去除/改性。讨论了飞秒激光微加工技术在制造精密光学元件、微流控芯片以及复杂三维结构方面的优势。 9. 前沿应用案例分析： 本书最后通过几个综合性案例，展示了多学科交叉的威力： 高通量生物筛选系统： 如何结合微流控、高精度电动平台和高分辨光学检测实现自动化分析。 沉浸式显示技术： 基于波前控制和全息原理的下一代显示架构。 量子信息处理接口： 利用单光子源和精确耦合结构构建量子网络节点。 本书旨在提供严谨的理论基础、实用的设计方法和前沿的技术视野，鼓励读者探索光、机、电深度融合带来的工程创新。全书配有大量图解、数学推导和实际案例数据，确保内容的科学性和可操作性。

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翻阅这本书时，最直观的感受是作者对该领域的历史脉络有着清晰的把握，同时对前沿趋势保持着高度的敏感性。它不是一本停滞不前的参考书，而是充满了面向未来的思考。例如，在讨论柔性光机系统时，作者不仅回顾了早期基于聚合物的尝试，更展望了可拉伸电子学与光子学融合的最新进展。这种将历史经验与未来愿景有机结合的写作手法，使得阅读过程充满了探索的乐趣。它像一位经验丰富的导师，引导我看到了这个领域未来十年的发展方向，而不是仅仅停留在当前的技术热点。那些关于智能、自适应光机械系统的构想，让我对机器人视觉和生命科学仪器中新型传感器的开发充满了无限的遐想。这本书的广度与深度完美平衡，是一部极具前瞻性和实践指导价值的重量级著作。

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这本厚厚的精装书摆在我的书架上，散发着一种令人敬畏的气息。我一直对微纳尺度上的精密制造和系统集成充满好奇，尤其是在光学和机械工程交叉的领域。这本书的封面设计简洁而专业，让人一眼就能感受到其内容的深度与广度。当我翻开第一页时，我立刻被其中详尽的理论推导和复杂的工程图示所吸引。它不仅仅是一本教科书，更像是一本高级工程师的工具箱，里面塞满了解决现实世界中棘手问题的“秘方”。作者显然在光学设计、微纳定位技术、以及精密传感器的应用方面有着深厚的积累。我特别欣赏其中关于新型光子结构和集成系统的章节，那里面对的挑战和解决方案，让我这位有着多年行业经验的读者都感到耳目一新。这本书的排版和插图质量极高，即便是那些极其抽象的概念，也能通过清晰的示意图得到很好的阐释。毫无疑问，这是一部值得反复研读的参考资料，它迫使你跳出固有的思维框架，去思考如何用更精妙的方式操控光与物质的相互作用。

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我更关注的是这本书在推动下一代检测和测量技术方面的潜力。市面上很多关于微纳器件的书籍都集中在结构本身，但这本书的高明之处在于，它花了大量篇幅讨论了如何**表征**和**验证**这些微小系统的性能。从超分辨成像技术在器件表面缺陷分析中的应用，到高速光纤传感器的实时校准方法，内容覆盖面极广。我尤其欣赏其中关于环境因素对微纳系统长期稳定性的分析，这往往是实际部署中最大的瓶颈。作者并没有回避实际工程中的“脏活累活”，而是坦诚地列举了热漂移、机械振动等对光学链路稳定性的影响，并提供了详实的缓解方案。这种务实至极的态度，让这本书不仅仅停留在实验室的理想状态，而是真正为工业界应用铺平了道路。它让我开始思考，我们手中的器件，如何在真实世界的严苛环境下保持其设计性能。

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对于一个刚刚进入光电集成领域的研究生来说，这本书无疑是一座难以逾越的高峰，但也正因如此，它展现出了无与伦比的权威性。我花了数周时间啃读其中关于波导耦合效率的部分，里面的数学推导严密到几乎不容置疑。它用一种近乎艺术性的方式，展现了物理规律在微观尺度下的复杂美感。不过，我必须承认，对于初学者来说，某些章节的入门门槛略高，需要读者具备扎实的傅里叶光学和波动方程基础。但一旦你跨过了那道坎，这本书提供的洞察力是无与伦比的。它不仅告诉你“是什么”，更深入地探讨了“为什么会这样”，这种追本溯源的精神，是很多现代速成技术指南中所缺乏的。每一次攻克一个难题，都感觉自己的理论功底得到了实质性的提升，这是一种扎实的、来之不易的知识积累过程。

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我是在寻找解决一个特定的光束整形和偏转问题时偶然发现这本著作的。坦率地说，我原本预期它会是一本偏向理论的、晦涩难懂的文献汇编，但事实远比我想象的要精彩得多。这本书的叙事方式非常引人入胜，它不是简单地堆砌公式，而是将理论与实际应用紧密地结合起来。例如，在讨论压电驱动器的非线性误差补偿时，作者没有止步于传统的PID控制，而是深入探讨了基于机器学习的自适应控制策略，这对于我目前的工作简直是雪中送炭。更让我惊喜的是，它对制造工艺的讨论，从电子束光刻到聚焦离子束刻蚀，每一个步骤的精度要求和潜在的缺陷分析都写得极其透彻。这让我意识到，要真正实现高性能的光机系统，工程实现的细节与基础理论同等重要。这本书的价值在于提供了一种全景式的视角，让你明白如何从概念设计走向功能完备的微纳器件。

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