《微納光子學——從基礎到套用》是2023年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：微納光子學——從基礎到套用
- 出版時間：2023年7月1日
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030759795
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
微納光子學是關注微納尺度上光學及光子學的新現象、新效應和新套用的一門分支學科，主要涉及在微納尺度上光與物質相互作用的規律及光的產生、傳輸、調製和探測等方面的套用。《微納光子學: 從基礎到套用》圍繞微納光子學的基礎和前沿套用展開，介紹多種微納表征技術，如高數值孔徑物鏡成像、近場光學顯微和遠場光學表征技術，講述微納光子學前沿領域理論、技術和套用，如等離激元光學、光場的偏振態調控和微納光子器件。
圖書目錄
前言
物理量名稱及符號表
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 微納表征技術概述 2
1.3 光場調控技術概述 4
1.4 微納光子學前沿領域概述 5
1.4.1 微波光子學 5
1.4.2 生物光子學 6
1.4.3 二維材料納米光子學 8
1.4.4 拓撲光子學 10
1.5 微納結構光子器件簡介 11
1.5.1 光學超構表面 11
1.5.2 片上集成光學器件 13
1.5.3 人工智慧超材料 14
1.5.4 光學微腔 14
1.6 本書內容概述 16
參考文獻 17
第2章 高數值孔徑物鏡成像 23
2.1 背景介紹 23
2.2 衍射理論 25
2.2.1 惠更斯–菲涅耳原理 25
2.2.2 傍軸近似 27
2.2.3 圓孔的菲涅耳衍射 29
2.3 透鏡的衍射 32
2.3.1 單透鏡的透射率 33
2.3.2 圓形透鏡的衍射 35
2.4 高數值孔徑物鏡成像 40
2.4.1 描述物鏡的基本參數 41
2.4.2 高數值孔徑物鏡的影響 42
2.5 德拜理論 45
2.5.1 德拜近似 45
2.5.2 圓形透鏡的德拜積分 46
2.5.3 傍軸近似 48
2.6 切趾函式 49
2.6.1 正弦條件 50
2.6.2 赫歇爾條件 52
2.6.3 均勻投影條件 53
2.6.4 亥姆霍茲條件 53
2.7 矢量德拜理論 54
2.7.1 線偏振光經物鏡折射後的矢量特性 54
2.7.2 矢量德拜積分 56
2.8 理察–沃爾夫矢量衍射理論 58
2.8.1 理察–沃爾夫矢量衍射公式 59
2.8.2 瞳切趾函式 62
2.8.3 套用舉例 63
2.9 總結與展望 68
習題 69
參考文獻 70
第3章 近場光學顯微 71
3.1 近場光學成像概述 71
3.1.1 經典成像：阿貝成像原理 71
3.1.2 近場光學成像的原理 73
3.1.3 近場光學成像的發展歷程 74
3.2 固體浸沒顯微術 76
3.2.1 固體浸沒透鏡 77
3.2.2 數值孔徑增加透鏡 79
3.2.3 微加工固體浸沒透鏡 82
3.2.4 固體浸沒式橢偏儀 83
3.3 表面等離激元顯微術 88
3.3.1 表面等離激元概述 88
3.3.2 表面等離激元顯微鏡：稜鏡結構 89
3.3.3 表面等離激元顯微鏡：液浸式 90
3.4 近場掃描光學顯微術的工作原理 92
3.4.1 近場掃描光學顯微術的基本原理 93
3.4.2 近場掃描光學顯微鏡的實物圖 93
3.4.3 近場掃描光學顯微鏡的主要功能模組 94
3.4.4 近場掃描光學顯微鏡的探針 94
3.4.5 近場掃描光學顯微鏡的工作方案 95
3.4.6 探針尖端與樣品之間的距離控制 96
3.4.7 近場掃描光學顯微鏡的基本操作模式 99
3.5 近場掃描光學顯微術的套用 99
3.5.1 形貌測量 100
3.5.2 波導表征：模式的直接成像 100
3.5.3 波導表征：折射率變化的測量 102
3.5.4 測量近場光譜 103
3.5.5 測量量子點的近場光致發光 104
3.5.6 測量液晶液滴的形貌圖像 105
3.5.7 激發和檢測等離激元波導中的能量傳輸 107
3.5.8 光的矢量場顯微成像 110
3.6 無孔近場掃描光學顯微術 111
3.6.1 無孔近場掃描光學顯微術的原理 111
3.6.2 掃描干涉無孔顯微術 112
3.6.3 掃描等離激元近場顯微術 113
3.6.4 掃描近場橢偏顯微術 116
3.6.5 柱矢量光場：近場掃描光學顯微鏡的虛擬探針 117
3.6.6 徑向偏振模式的無孔近場掃描光學顯微術 119
3.7 總結與展望 119
習題 121
參考文獻 122
第4章 遠場光學表征技術 124
4.1 遠場光學表征技術概述 124
4.2 共聚焦顯微術 125
4.2.1 共聚焦顯微術的發展歷程 125
4.2.2 共聚焦顯微術的工作原理 125
4.2.3 共聚焦顯微鏡的系統組成 128
4.2.4 共聚焦顯微術的典型套用 128
4.3 白光干涉術 132
4.3.1 白光干涉術的發展歷程 132
4.3.2 白光干涉術的工作原理 133
4.3.3 白光干涉儀的系統組成 137
4.3.4 白光干涉術的典型套用 139
4.4 橢偏測量術 142
4.4.1 橢偏測量術的發展歷程 142
4.4.2 橢偏測量術的工作原理 143
4.4.3 橢偏儀的分類 145
4.4.4 橢偏測量術的典型套用 149
4.5 受激發射損耗顯微術 153
4.5.1 受激發射損耗顯微術的基本原理 153
4.5.2 受激發射損耗顯微術的關鍵問題 155
4.5.3 受激發射損耗顯微鏡的系統組成 158
4.5.4 受激發射損耗顯微術的典型套用 159
4.6 總結與展望 164
習題 165
參考文獻 166
第5章 等離激元光學 169
5.1 背景介紹 169
5.2 金屬/絕緣體界面的表面等離極化激元 169
5.2.1 波動方程 169
5.2.2 單一界面的表面等離極化激元 171
5.2.3 多層體系 174
5.3 平坦界面上表面等離極化激元的激發 177
5.3.1 稜鏡耦合 177
5.3.2 光柵耦合 178
5.3.3 緊聚焦光束激發 180
5.3.4 近場激發 180
5.4 表面等離極化激元的傳播成像 181
5.4.1 近場光學顯微術 181
5.4.2 螢光成像 181
5.4.3 泄漏輻射成像 183
5.5 局域表面等離激元 183
5.5.1 亞波長金屬顆粒的標準模式 184
5.5.2 局域表面等離激元的觀測 186
5.5.3 局域表面等離激元的耦合 187
5.6 等離激元光學的套用 188
5.6.1 表面等離激元波導 188
5.6.2 孔徑的輻射傳輸 193
5.6.3 表面增強拉曼散射 195
5.6.4 光譜學與感測 201
5.6.5 成像與光刻 205
5.7 總結與展望 208
習題 208
參考文獻 208
第6章 光場的偏振態調控 212
6.1 背景介紹 212
6.2 光場的偏振態表述 212
6.2.1 偏振橢圓 213
6.2.2 瓊斯矢量 214
6.2.3 斯托克斯參量 215
6.2.4 龐加萊球 217
6.3 矢量光場 218
6.3.1 柱矢量光場 219
6.3.2 線偏振矢量光場 222
6.3.3 雜化偏振矢量光場 224
6.3.4 龐加萊光束 225
6.3.5 複雜矢量光場 226
6.4 矢量光場的生成技術 228
6.4.1 主動生成技術 228
6.4.2 被動生成技術 231
6.5 矢量光場的緊聚焦特性 237
6.5.1 柱矢量光場的緊聚焦場 237
6.5.2 縱向電場的特徵 239
6.5.3 縱向電場的解釋 240
6.5.4 縱向電場的探測 242
6.5.5 焦場工程 245
6.6 矢量光場的套用 255
6.6.1 光學微加工 255
6.6.2 光學捕獲與微操縱 258
6.6.3 顯微成像 263
6.6.4 非線性光學 266
6.6.5 等離激元光學 269
6.7 總結與展望 269
習題 270
參考文獻 271
第7章 微納光子器件 276
7.1 光學天線 276
7.1.1 光學天線的發展歷史 276
7.1.2 光學天線的物理特性 278
7.1.3 光學天線的套用 280
7.2 增強局域光場的微納光子器件 284
7.2.1 牛眼式接收型光學天線 284
7.2.2 阿基米德螺旋線式接收型光學天線 288
7.3 調控納米發光體輻射場的微納光子器件 291
7.3.1 八木發射型光學天線 292
7.3.2 牛眼式發射型光學天線 294
7.3.3 阿基米德螺旋線式發射型光學天線 298
7.4 檢測手性物質的微納光子器件 305
7.4.1 電漿耦合圓二色性 306
7.4.2 基於超手性近場的圓二色性增強 308
7.5 生成結構色的微納光子器件 315
7.5.1 基於薄膜干涉的結構色器件 315
7.5.2 基於表面等離極化激元的結構色器件 317
7.5.3 結構色的動態調控 317
7.6 總結與展望 320
習題 321
參考文獻 322
漢英對照術語表 329
