纳光子学及其应用的目录.doc

【书名】纳光子学及其应用【作者】付永启【定价】48元【内容摘要】 本书内容主要涵盖纳米光学发展中有关理论设计、纳米制作技术、器件表征技术及器件的应用技术四个方面。具体包括相关基础理论、近场光学概念及应用、负折射率概念及应用、纳光子器件（纳米结构及纳金属颗粒阵列）的设计、制作、表征及应用。其中，纳米制作技术主要围绕纳光子器件制作所涉及的两类技术展开：一类是自上而下的制作技术；另一类是自下而上的制作技术。器件表征技术包括几何量表征和光学表征，具体包含有原子力显微镜、光谱仪、共焦显微镜及近场扫描光学显微镜等表征技术。最后，本书介绍了纳光子器件研究中尚待解决的问题以及未来的发展趋势。本书面向的主要读者对象为光学、光学工程、无线电物理专业的本科生、研究生、工程技术人员和相关领域的科研人员。 前 言 随着21世纪初纳米科技的飞速发展，纳光子学也如雨后春笋般应运而生并得到了蓬勃发展。近年来，光学领域中出现了特异性材料/左手材料/负折射材料、表面等离子体两个新兴的科学技术概念，并很快成为研究的热点之一，每年发表的文章数量呈指数规律急剧增长。显然，我们已经站在一场科技革命的前端，而这场革命将影响到包括光子学、计算、通信、生物、医药、材料科学、物理、化学及光电子学在内的许多科学技术领域。本书真实地反映了这个新兴的科学技术领域快速发展的水平，并且重点叙述了其中具有重要历史意义的发展历程及其应用。本书的大部分章节都是在讨论不断发展中的相关科学研究，以及那些具有潜在的应用价值和市场潜力的研究方向。 纳光子学是结合了微加工和纳米技术的一门新兴学科，也称做近场光学或纳米光学，起源于21世纪初，是为新技术提供机会、并为基础研究提供挑战的前沿领域。目前，纳光子学已经在业内有了一定的影响。它是一个多学科交叉的领域，在物理学、化学、应用科学、工程、生物及生物医药技术方面都创造了新的发展机会。然而，迄今为止，在国内还尚未见到中文的介绍纳米光学，并涉及微纳加工技术和近场光学器件加工的特征、纳米光子器件及表面等离子体结构的书籍。微纳加工技术主要是应用在微/纳光学、表面等离子体光学及纳米光子学，作者结合在这方面十多年的科研经验，系统地收集并编著了这本书。本书着重谈到纳光子学从理论到制造工艺，以及相关的应用，基于纳光子学在有源和无源器件方面的应用也在本书中做了相应的介绍。 纳光子学对于不同的人有不同的理解，但一般情况下都被狭隘地定义了。目前，有一些书籍和评论 选择性地包含了纳光子学的某些方面。但是，对于这个学科还是需要有一本统一的、综合的、系统的、反映最新前沿研究内容的中文专著。本书对纳光子学与多学科的关系做了统一且多方面的描述，同时，描述了相关的基础理论、结构设计、微/纳加工、结构/器件表征，以及围绕着纳光子学的应用领域和例子。目的是为各种学科提供一个基本的概念和知识，为有志之士进行深入研究起到一个抛砖引玉的作用。在所有相关的学科中，对于纳光子学领域的研究和发展，每个学科的读者都可以很快得到一些最低限度的、必要的背景知识。本书不仅可以作为教学和培训用的教材，也可以作为一本参考书籍，为集成光学、光子学、纳米技术、半导体、化学和生物等领域的研究和发展提供帮助。本书的另一个目的是激发科研领域的研究者、工商业界的工程师等相关人员的兴趣，以促进前沿科学的多学科合作，以及这个技术的传承和发展。 本书内容涉及微加工、纳米技术、光电子学、半导体、材料、化学、生物等领域的基本原则和各种应用，每一章都以摘要开头，描述本章的内容，以及读者可以从这一章中找到的内容。每一章结尾都有总结，以内容评论的形式呈现给读者。 本书的覆盖面比较广，涉及多个学科领域。在此书的写作过程中，作者得到了中国科学院光电技术研究所以及电子科技大学很多同志的帮助。这些帮助包括提供技术信息、制图、提供评论及准备初稿。对于这些同志，作者在此一并表示感谢。同时，感谢委员会成员的帮助，对完成本书给予的支持具有莫大的价值。 我要感谢我的妻子对我在精神上和生活上的支持。在本书的写作过程中，她给予了我不断的鼓励和支持，使得我能全身心地投入工作。如果没有她为家庭的奉献和牺牲就没有我的成功。我同样要感谢我的儿子，感谢他的理解与包容，牺牲了原本应该和他在一起的日子。JP 在此特别感谢史浩飞博士和杨雪峰博士在第3章中部分内容的评论及提出的宝贵意见和建议。此外，也感谢天津大学微纳加工技术中心的徐宗伟副教授和房丰洲教授为本书提供的相关图片和资料。最后，感谢我的学生们在整理书稿过程中给予的大力支持和热情帮助。 由于时间匆忙，书中难免存在一些错误和不足之处，还望读者给予批评和指正。 目录摘要目录第1章概述11纳光子学简史12多学科教育、培训及研究13本书的章节简介第2章电磁波传播和Maxwell方程21简介22Maxwell方程23电磁波的传播24表面等离子体25总结第3章基于纳光子结构的分析方法和算法31概述32静态分析法33动态分析方法34总结第4章近场扫描光学显微镜及其应用41关于近场扫描光学显微镜（NSOM/SNOM）42NSOM/SNOM的基本结构43NSOM的应用44总结第5章特异性材料51引言52电特异性材料53磁特异性材料54双负折射特异性材料55负折射率材料的能量和动量56总结第6章自上而下的制备工艺61概述62FIB制作工艺63激光干涉光刻技术64总结第7章自下而上的制备工艺71引言72单分子层自组装法73电镀和电沉积方法74总结第8章表面等离子体结构的表征方法81简介82几何形貌表征83光学表征方法84总结第9章纳米孔阵列及其应用91概述92纳米孔阵列的传输特性93椭圆形纳米孔阵列的偏振效应94癌细胞检测应用95总结第10章基于表面等离子体激元的成像和超分辨聚焦101概述102表面等离子体透镜103实现超分辨成像和聚焦的表面等离子体结构104总结第11章基于金属纳米颗粒阵列的生物传感器111纳金属颗粒设计方法简介112纳米颗粒的加工113使用金属纳米颗粒阵列的基于局域表面等离子体共振（LSPR）的免疫测定技术114光热疗法115纳米颗粒成像116总结第12章表面等离子体激光121简介122半导体表面等离子体激光器123SPP亚波长金属结构应用124表面等离子体激光天线125表面等离子体激光用于硅切割126总结第13章特异性材料天线131引言132设计理论背景1