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平面光學導論

  • 作者：編者:易飛|責編:吉正霞//郭依蓓
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030803825
  • 出版日期：2024/12/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：205
人民幣：RMB 60 元      售價：元
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內容大鋼
    本書以光的電磁理論為理論基礎，以光與物質的相互作用為主線，按微納光學的發展脈絡，分別討論光子晶體光學、等離激元光學、超構材料光學、片上導波光學四個主題。重點介紹電磁波在人工微納結構中的耦合、傳播、諧振與損耗等物理過程，並在此基礎上分析光子晶體、等離激元器件、超構材料、超構表面、光波導、諧振腔等微納器件的工作原理。
    本書可作為微納光學方向的研究生教材，也可供高等院校光學大類專業的本科生和研究生，以及光學相關行業的工程師和研發人員用作參考書。
作者介紹
編者:易飛|責編:吉正霞//郭依蓓
    易飛，華中科技大學光學與電子信息學院教授、博士生導師。研究領域包含光子集成電路、納米光子學、表面等離激元與超構材料、紅外探測成像器件等。本科及碩士畢業於浙江大學信息與電子工程學系。博士期間參與了DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency，美國國防部高級研究計劃局）的Super Molecular Photonics（MORPH）項目，開展了基於透明導電氧化物電極的高速低功耗電光調製器的研發工作，並作為訪問學者工作于新加坡科技研究局的數據存儲研究所。2011年獲美國西北大學電子工程與電腦科學系博士學位。後於賓夕法尼亞大學材料科學與工程學系從事博士后研究，期間開展了基於光學天線的光譜/偏振敏感型紅外熱探測器的研發工作。2015年9月入職華中科技大學光學與電子信息學院，主持國家自然科學基金青年項目、面上項目，裝備預先研究領域基金項目，國家重點研發計劃子課題等國家級項目課題，發展了基於超構光學的多維探測成像技術。截至2024年，在Nature Photonics、Nature Communications、Science Advances、Nano Letters等期刊上發表論文47篇；美國授權專利6項；中國授權發明專利19項；參編專著1部。
目錄
第1章  緒論
  1.1  概念與內涵
    1.1.1  場與波
    1.1.2  光學理論的四個發展階段
  1.2  主題與應用
第2章  電磁光學
  2.1  光的電磁理論
    2.1.1  自由空間中的麥克斯韋方程組
    2.1.2  波動方程
    2.1.3  無源材料中的麥克斯韋方程組
    2.1.4  邊界條件
    2.1.5  電磁波的強度、功率和能量
    2.1.6  電磁波的動量
  2.2  介質材料中的電磁波
    2.2.1  線性、非色散、均勻且各向同性的介質材料
    2.2.2  非均勻、各向異性、色散或非線性的介質材料
  2.3  單頻電磁波
    2.3.1  無源材料中的麥克斯韋方程組
    2.3.2  強度和功率
    2.3.3  線性、非色散、均勻且各向同性的介質材料
    2.3.4  色散、非均勻的介質材料
    2.3.5  標量波的基本類型
  2.4  電磁波的基本類型
    2.4.1  平面電磁波、偶極子波和電磁高斯光束
    2.4.2  電磁光學與標量波動光學的聯繫
    2.4.3  矢量光束
  2.5  吸收、色散和諧振材料
    2.5.1  吸收
    2.5.2  色散
    2.5.3  諧振材料
  2.6  電磁波的散射
    2.6.1  玻恩近似法
    2.6.2  瑞利散射
    2.6.3  米氏散射
    2.6.4  電磁波在含有散射體的材料中的衰減
  2.7  光的偏振態
    2.7.1  偏振態的代數形式
    2.7.2  偏振態的矩陣形式
  2.8  界面處的反射與折射
    2.8.1  TE偏振
    2.8.2  TM偏振
    2.8.3  功率反射係數與透射係數
第3章  光子晶體光學
  3.1  多層介質結構光學
    3.1.1  多層膜結構光學的矩陣理論
    3.1.2  法布里-珀羅標準具
    3.1.3  布拉格光柵
  3.2  一維光子晶體
    3.2.1  布洛赫模式
    3.2.2  周期性介質的矩陣光學

    3.2.3  周期性介質的傅里葉分析法
    3.2.4  周期性介質與均勻介質的界面
  3.3  二維與三維光子晶體
    3.3.1  二維光子晶體
    3.3.2  三維光子晶體
第4章  等離激元與超構材料
  4.1  單負材料與雙負材料
    4.1.1  單負材料與雙負材料中的電磁波
    4.1.2  雙正材料與單負材料和雙負材料界面處的電磁波
  4.2  等離激元光學
    4.2.1  金屬材料的光學特性
    4.2.2  金屬材料與介質材料的界面：表面等離極化激元
    4.2.3  共振的金屬納米球：局域表面等離激元
    4.2.4  光學天線
  4.3  超構材料光學
    4.3.1  超構材料
    4.3.2  超構表面
第5章  導波光學
  5.1  平行平面鏡波導
    5.1.1  波導模式
    5.1.2  傳播常數
    5.1.3  場分佈
    5.1.4  模式數量
    5.1.5  色散關係
    5.1.6  群速度
    5.1.7  TM模式
    5.1.8  多模場
  5.2  平板介質波導
    5.2.1  波導模式
    5.2.2  場分佈
    5.2.3  色散關係與群速度
  5.3  二維波導
    5.3.1  矩形鏡面波導
    5.3.2  矩形介質波導
    5.3.3  二維波導的典型結構
    5.3.4  材料
  5.4  光波導之間的耦合
    5.4.1  輸入耦合器
    5.4.2  耦合的光波導
    5.4.3  波導陣列
  5.5  光子晶體光波導
    5.5.1  布拉格光柵波導的概念
    5.5.2  布拉格光柵波導作為具有缺陷層的光子晶體
    5.5.3  二維光子晶體波導
  5.6  等離激元光波導
    5.6.1  金屬-絕緣體-金屬波導
    5.6.2  金屬平板波導
    5.6.3  周期性金屬-介質平板陣列
第6章  諧振腔光學
  6.1  平行平面鏡諧振腔

    6.1.1  諧振腔模式
    6.1.2  離軸諧振腔模式
  6.2  二維與三維諧振腔
    6.2.1  二維方形諧振腔
    6.2.2  圓形諧振腔與回音壁模式
    6.2.3  三維方形諧振腔
  6.3  微納諧振腔
    6.3.1  方形微納諧振腔
    6.3.2  微柱、微盤與微環芯諧振腔
    6.3.3  微球諧振腔
    6.3.4  光子晶體微腔
    6.3.5  等離激元微腔：金屬納米盤與納米球

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