《超快材料計量學(xué)》全面論述了圍繞超快激光與材料相互作用的檢測計量技術(shù),重點(diǎn)針對超精密工程的實(shí)際應(yīng)用,從超快計量的實(shí)用角度系統(tǒng)地構(gòu)建了超快光源、輻射聚焦、泵浦和探測技術(shù)和激光相互作用的理論框架,詳細(xì)講述了超快加工的應(yīng)用實(shí)例,主要包含檢測裝置及其技術(shù)途徑,為先進(jìn)超快加工裝備的研發(fā)和檢測提供借鑒
《超快材料計量學(xué)》可幫助相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生學(xué)習(xí)和理解超快材料計量學(xué)的理論基礎(chǔ)及實(shí)際應(yīng)用,也可作為超快材料計量領(lǐng)域科研人員及工程技術(shù)人員從事相關(guān)研究與應(yīng)用的有價值參考用書。
超快激光器出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代,在物質(zhì)輻射吸收和后續(xù)熔化、蒸發(fā)等過程中,超快激光的特征時間尺度不同于連續(xù)和長脈沖激光,已經(jīng)應(yīng)用在諸多領(lǐng)域中。目前,超快激光器已達(dá)到平均功率千瓦量級,滿足了先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的需求。近年來,我國已在超快激光光源和超快激光加工領(lǐng)域開展了大量的研究工作,其中大多數(shù)研究的切入點(diǎn)集中在超快光源研制和微納加工質(zhì)量的提升方面,例如,通過優(yōu)化控制超快激光的作用參數(shù)以提升微納加工效果等。這些研究往往根據(jù)作用后效果總結(jié)激光與物質(zhì)作用規(guī)律,很少涉及對超快加工過程的狀態(tài)測量和監(jiān)控,因此存在較大的局限性。在超精細(xì)微納加工中采用光學(xué)超快計量,可以實(shí)現(xiàn)對加工過程的狀態(tài)測量和監(jiān)控,但國內(nèi)在這方面的研究有限,缺乏較完備的研究基礎(chǔ)。因此,各類新型超快裝備和系統(tǒng)的設(shè)計會受制于相關(guān)理論的匱乏,而本書闡釋的超快材料計量學(xué)的相關(guān)理論原理和應(yīng)用實(shí)例,具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性和普適性。本書的出版將有助于拓寬我國超快激光技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的前進(jìn)道路,推動超快激光探測和計量技術(shù)在我國的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)程。
Alexander Horn教授長期從事超快激光技術(shù)的研究,著重于激光誘導(dǎo)過程中的超快檢測,尤其是典型泵浦和探測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,目前已出版40多部著作。而本書是作者第一次向讀者詳細(xì)介紹應(yīng)用超快激光開展激光與材料相互作用研究所用到的測量技術(shù)。本書共計8章,主要內(nèi)容包括:超快計量的概念和歷史、超快激光器特性、激光相互作用原理、泵浦和探測基礎(chǔ)、超快檢測方法、泵浦和探測計量的應(yīng)用等。本書可供從事激光技術(shù)、探測與計量技術(shù)、光電子技術(shù)、光信息與科學(xué)技術(shù)、光電儀器、激光加工、激光誘導(dǎo)等離子體等相關(guān)方向的科研和產(chǎn)業(yè)化人員閱讀,也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教科書或者參考資料。
本書是我在德國耶拿弗里德里!は沾髮W(xué)光學(xué)與量子學(xué)研究所訪學(xué)期間翻譯完成的,德方有序推進(jìn)的科研項(xiàng)目研究、導(dǎo)師和同事在專業(yè)領(lǐng)域的悉心指導(dǎo),都為本書翻譯工作的順利進(jìn)行打下了基礎(chǔ)。在此感謝為本書出版做出辛勤工作的國防工業(yè)出版社編輯肖姝和在本書的翻譯過程中給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有人士。
由于譯者水平有限,懇請廣大讀者對書中的疏漏和不妥之處批評指正!
最后,將此書送給我的女兒王茗馨,在德國訪學(xué)期間她陪伴著我完成了本書的翻譯工作,希望她以后\"博觀而約取,厚積而薄發(fā)\"。
第1章 緒論
1.1 動機(jī)
1.2 光學(xué)泵浦和探測的定義
1.3 指南
1.4 激光效應(yīng)矩陣和應(yīng)用
1.5 光學(xué)超快計量的歷史概況
1.5.1 激光出現(xiàn)之前的計量技術(shù)
1.5.2 超快泵浦和探測計量
第2章 超快工程研究工具
2.1 超快激光光源
2.1.1 超精密工程的通用特性
2.1.2 用于超快計量的超快激光器通用特性
2.1.3 激光振蕩器
2.1.4 放大器
2.1.5 裝置
2.2 超快激光輻射聚焦
2.2.1 超小激光聚焦
2.2.2 高斯光束
2.2.3 高斯光束參數(shù)
2.2.4 脈沖寬度
2.2.5 光束穩(wěn)定度
2.2.6 超精細(xì)加工和診斷的關(guān)鍵參數(shù)
2.3 光束定位和掃描
2.3.1 定位
2.3.2 掃描系統(tǒng)
2.4 超快計量的新挑戰(zhàn)
2.4.1 時間域
2.4.2 空間域
2.5 用于過程診斷的光學(xué)泵浦和探測技術(shù)領(lǐng)域
第3章 激光相互作用原理
3.1 線性到非線性光學(xué)
3.1.1 線性光學(xué):群速度色散和啁啾
3.1.2 非線性過程
3.2 高功率光子和物質(zhì)相互作用
3.2.1 物質(zhì)對激光輻射的吸收
3.2.2 從電子到物質(zhì)的能量傳遞
3.2.3 熔化和蒸發(fā)
3.2.4 熔化動力學(xué)
3.2.5 燒蝕開始
3.2.6 電離
3.3 超快時間尺度上的等離子體動力學(xué)匹配
3.3.1 等離子體中的輻射吸收
3.3.2 等離子體加熱
3.3.3 等離子體電離
3.3.4 電子躍遷和能量傳輸
3.3.5 等離子體的介電函數(shù)
3.3.6 有質(zhì)動力
第4章 泵浦和探測基礎(chǔ)
4.1 超快激光輻射
4.1.1 光束傳播
4.1.2 色散
4.1.3 相干性
4.2 探測光束狀態(tài)和條件的準(zhǔn)備
4.2.1 狀態(tài)準(zhǔn)備
4.2.2 光譜-時域整形狀態(tài)的準(zhǔn)備
4.2.3 狀態(tài)測量
4.2.4 輻射屬性的測量
4.3 超快激光輻射成像
4.3.1 衍射理論和非相干照明
……
第5章 超快檢測方法實(shí)例
第6章 泵浦和探測計量的應(yīng)用
第7章 對未來的展望
第8章 總結(jié)
附錄
參考文獻(xiàn)