结构光及其应用_大卫·安德鲁斯（David L.Andrews)著_9787564168933

本书包括结构光子学的基本理论（激励原理、结构、模式、传输等）和应用（波导、表面增强拉曼光谱、传感、成像等）。内容分上下两个部分，上半部一至六章为基本原理，后半部七至十一章为相关的应用方向。

　　人们对光的求索可追溯至公元前，众多研究者们耗费毕生精力探索光的本质。十七世纪末，惠更斯、胡克和牛顿等人分别试图从波动和粒子的角度对光进行阐释。至十九世纪中叶，麦克斯韦和赫兹确立了光的电磁假说，人们认识到光是电磁波。随后，光学研究深入到光的产生及光与物质相互作用的微观机制，爱因斯坦在普朗克量子假说的基础上提出光子概念，阐述了光的波粒二象性。人们从此意识到光子具有质量、能量及动量，对光的本质的认识达到了前所未有的新高度。在此之后，光子学的发展不断加速。二十多年前，艾伦等人证明了光子可携带离散的轨道角动量，它与光子的自旋角动量相对应，揭示了光除频率、偏振之外的另一种自由度，使光子学焕然一新。

　　光的轨道角动量赋予了光束特殊的空间结构，催生出一系列交叉学科应用领域：从生物细胞俘获及分离到冷原子操纵，从超高分辨率显微成像到近场光学微操纵，从新型传感和精密探测到量子通信。这些新兴的研究领域在近年来不断拓展，愈发活跃。

　　《结构光及其应用》正是一部深入阐述光的轨道角动量的权威著作。它全新地诠释了“结构光学”这一研究领域，并详细地介绍了该领域的研究方向和应用前景。本书从光的电磁场及量子理论出发，阐述了光的相位结构、角动量、涡旋等，在此基础上系统分析了结构光与物质相互作用的动力学原理及其在微操纵领域的应用，并进一步介绍了光子轨道角动量在生物微流变、量子通信领域及冷原子操纵领域中的研究现状。

　　值得注意的是，近年来基于表面等离激元的研究发展迅猛，表面等离激元作为一种光与电子的共振模式，突破了传统光学衍射极限，相关研究将光子学研究引入了亚波长时代。人们通过设计金属结构，形成了二维超材料，实现了对光场在近场和远场区域的调控，逐步获得了微纳尺度光学功能元件。但是，固定的微纳光学功能元件只具有单一的光学功能，无法实现光场的动态调节。而结构光学的存在，恰巧弥补了这一不足。入射光场携带的振幅、相位和偏振等信息为等离激元场分布的调控提供了新的自由度，从而使单一的微纳元件也能实现高度可控地调节，为未来实现集成化与小型化的光信息器件及功能化回路提供了新的思路。等离激元学与结构光学在近场光学微操纵、量子信息等新兴应用领域交集很多，是目前光学研究领域最前沿的发展方向，相互之间的理论联系也非常紧密。该系列译著丛书的前两本——《表面等离激元纳米光子学》和《等离激元学——基础与应用》系统地介绍了等离激元学这一光学前沿方向的相关理论和应用研究。现在，我们把这本《结构光及其应用》献给读者，真诚地希望本书能为研究者们提供有价值的参考，并对相关领域的研究人员给予启发，进一步拓展和深入结构光的科学研究及其在物理学、生物学和医学等交叉领域中的应用。相信结构光学与等离激元学的结合能够使得亚波长的光学研究更加丰富，这也是我们共同努力的目标。最后借此对在翻译过程中付出大量辛勤劳动的老师和研究生们表示由衷的谢意。

我要评论