光波导理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:吴重庆

出品人:

页数:227

译者:

出版时间:2005-5

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787302101840

丛书系列:

图书标签:

• 教材
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• 集成光学
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• 理论物理
• 电磁场理论
• 微波光子学
• 光子晶体
• 纳米光子学

《现代电磁场与微波工程实践》 图书简介 本书旨在为高等院校电子工程、光通信、微波技术等相关专业的本科生和研究生提供一本系统而深入的电磁场与微波工程基础读物。它立足于经典电磁理论，并紧密结合现代工程应用，旨在帮助读者构建扎实的理论框架，并掌握解决实际工程问题的能力。 全书内容组织遵循由浅入深、理论与实践相结合的原则，力求在保证严谨性的同时，增强教材的直观性和可读性。我们深知电磁学往往被认为是抽象和困难的学科，因此，本书在阐述过程中，特别注重物理图像的建立和数学模型的推导过程的清晰化，力求让读者能够真正理解电磁波的产生、传播和相互作用的本质。 第一部分：电磁场理论基础的再认识 本部分将对麦克斯韦方程组进行详尽的阐述，这是整个电磁学理论的基石。我们不会仅仅停留在方程的罗列，而是深入探讨微分形式和积分形式的物理意义，以及它们在不同介质（线性、各向同性、均匀）中的应用。重点内容包括： 1. 静电场与静磁场： 详细分析了库仑定律、高斯定理、安培环路定律和毕奥-萨伐尔定律。在静电场部分，本书引入了电势的概念，并详细讲解了边界条件在求解复杂几何结构中的重要性。在静磁场部分，着重介绍了矢量磁势，以及磁介质（如铁磁体）的本构关系。 2. 时变电磁场与麦克斯韦方程组的统一： 这是过渡到波动理论的关键一步。本书强调了法拉第电磁感应定律中引入的“变化的磁场产生电场”这一革命性概念，并系统推导出完整的四组麦克斯韦方程组。针对时变场，详细讨论了有源和无源区域的场的行为特性，并引入了场的非均匀性和瞬时性概念。 3. 电磁场的能量、动量与平均功率流： 在建立场方程之后，能量的概念至关重要。本书引入了坡印廷定理（Poynting Theorem），详细分析了电磁场携带的能量密度和能量流密度，这为后续分析波导和天线中的功率传输奠定了理论基础。 第二部分：平面电磁波的传播与特性 本部分将理论研究的焦点从静态场转移到动态场，专注于理想介质和实际介质中的平面波传播。 1. 均匀平面波在无损介质中的传播： 详细推导了平面波的亥姆霍兹方程及其平面波解。着重分析了波速、波长、波数（传播常数）和特性阻抗的概念。通过引入复数表示法，系统阐述了电场、磁场之间的相位关系。 2. 平面波的反射与透射： 这是处理界面问题的核心内容。本书详细讲解了斯涅尔定律的电磁场形式推导，并深入分析了垂直极化波（TE）和水平极化波（TM）在理想导体、理想介质界面上的反射系数和透射系数。傅氏反射系数和傅氏透射系数的推导过程被清晰地展示，并结合具体的数值实例帮助读者理解菲涅耳公式的应用。 3. 电磁波在损耗性介质中的传播： 讨论了电导率不为零的介质中电磁波的衰减特性。引入了集肤深度（Skin Depth）的概念，并分析了不同频率下电磁波在良导体和低损耗介质中的行为差异。 第三部分：导引波的基本理论与分析 虽然自由空间中的平面波传播是基础，但工程应用中，我们更多需要将能量高效地限制和传输。本部分将视角转向导引结构，重点分析了金属波导和介质波导中的电磁场分布。 1. 矩形金属波导（Rectangular Waveguides）： 导引原理： 详细分析了横电模（TE）、横磁模（TM）的产生机制，以及横电磁模（TEM）在理想双导体结构（如平行板传输线）中存在的可能性。 模式分析： 深入推导了TE和TM模式下的场方程，确定了截止频率（Cut-off Frequency）的概念及其物理意义。分析了不同模式（如$TE_{10}$模式）的色散关系（$omega-eta$图）和群速度、相速度。 波导中的功率传输与损耗： 分析了波导壁损耗（Joule heating）对传输性能的影响，计算了波导的衰减常数。 2. 介质波导（Dielectric Waveguides）： 介质界面上的场分布： 阐述了介质波导（如单层或双层介质结构）如何通过全内反射原理实现波的导引。 准TEM模与非TEM模： 分析了介质波导中存在的复杂模式结构，特别是其与金属波导的本质区别。 第四部分：微波工程中的重要应用与初步探讨 本部分将理论知识应用于实际的微波工程元件分析中，为后续更高级的课程做铺垫。 1. 传输线理论的电磁场视角： 从麦克斯韦方程组出发，重新推导了均匀传输线（如同轴线、带状线）的电压和电流的分布，并引入了归一化阻抗和史密斯圆图（Smith Chart）在阻抗匹配中的应用。 2. 谐振腔（Resonant Cavities）： 将波导理论扩展到封闭腔体，分析了金属腔体的特征模式、品质因数（Q值）以及模式的简并性。 3. 散射理论与天线基础： 初步引入了电磁波的散射和辐射概念，简要讨论了远场和近场区域的划分，并介绍了偶极子天线作为辐射单元的基本特性。 本书特色： 注重物理图像： 每一章节都配有大量示意图，将抽象的矢量微积分与实际的物理现象紧密联系起来。 工程实例丰富： 穿插了大量的工程案例分析，例如微带线设计中的场分布、特定频率下波导的模式选择等。 数学严谨性： 严格遵循数学推导的逻辑链条，确保读者对结果的可靠性有充分的信心。 本书的完成，旨在培养读者独立分析和设计微波与射频电路中电磁问题的能力，为从事相关领域的研究与开发打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

第4章，正规光波导的传输特性中的群延时。 第5章、第7章中非均匀光波导的物理背景及其推导过程。 第七章，偏振态演化 是不是 evolution equation 的物理背景？ 第八章，两光波导的横向耦合。 方程中模的平方和一项的物理背景

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第4章，正规光波导的传输特性中的群延时。 第5章、第7章中非均匀光波导的物理背景及其推导过程。 第七章，偏振态演化 是不是 evolution equation 的物理背景？ 第八章，两光波导的横向耦合。 方程中模的平方和一项的物理背景

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第4章，正规光波导的传输特性中的群延时。 第5章、第7章中非均匀光波导的物理背景及其推导过程。 第七章，偏振态演化 是不是 evolution equation 的物理背景？ 第八章，两光波导的横向耦合。 方程中模的平方和一项的物理背景

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这本书给我的最大印象是其对“不连续性”问题的处理艺术。在讨论光纤的阶跃折射率结构时，处理界面处的场强突变是理论建模的关键难点。这本书巧妙地运用了“等效平面波”的概念，将一个复杂的界面问题，分解成了一系列可以在理论上严格求解的子问题，这种化繁为简的数学技巧令人拍案叫绝。我在阅读过程中，特别注意了书中关于模场分布（MFD）的计算部分，作者提供了一套非常系统化的数值迭代方案，这些方案不仅考虑了圆形波导的理想情况，还深入探讨了椭圆度、偏心率等实际加工误差对模场的影响。这种兼顾理论的完美性和工程的现实性的平衡感，是很多同类书籍所欠缺的。阅读此书的过程，更像是在跟随一位经验丰富的大师进行一次深度的工作坊学习，每一步都有明确的指导和深远的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本《光波导理论》的作者显然是位深耕于该领域的专家，阅读体验可以用“酣畅淋漓”来形容。初翻开书页，首先映入眼帘的是其严谨的数学推导和清晰的物理图像构建。书中对麦克斯韦方程组在波导结构中的应用进行了极其细致的阐述，从最基本的模式分析到复杂的耦合效应，逻辑链条环环相扣，几乎没有跳跃性的思维障碍。尤其令人赞叹的是，作者在讲解高阶模的特性时，并没有止步于理论公式的堆砌，而是辅以大量精妙的二维或三维图形示意，这些图示极大地帮助读者直观地理解电磁场在波导内部的分布形态和能量传输机制。对于从事光通信、集成光学器件设计的人员而言，书中关于弯曲损耗、散射损耗的建模和近似计算部分，提供了非常实用的工程参考价值。如果说有什么可以挑剔的，或许是对于一些前沿的非线性波导效应讨论得稍显简略，但考虑到本书的定位似乎更偏向于基础与核心理论的系统梳理，瑕不掩瑜，它无疑是架子上不可或缺的一本工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本《光波导理论》的叙事节奏把握得极好，它没有在引言部分浪费笔墨，而是直接切入核心的波动方程求解。书中的每一章都像是一个精心设计的模块，前一章的结论直接作为下一章的基础，构建了一个稳固的知识金字塔。我特别喜欢作者在讨论波导耦合，比如定向耦合器时所采用的摄动理论方法。他非常清晰地阐释了为什么在弱耦合情况下，这种线性近似是有效的，以及它在工程设计中的局限性。此外，本书在附录中收录了大量关于特殊函数（如贝塞尔函数、勒让德函数）的性质总结和积分表格，这极大地减少了读者在实际解题时需要查阅其他参考资料的麻烦，体现了编撰者极强的服务意识。这本书不仅是理论的阐述，更是一本可供深入研究和实际应用的实战手册，其深度和广度都达到了专业教科书的顶尖水准。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书的排版和插图设计风格，透露出一种浓厚的上世纪末学术著作的韵味。页边距较大，字体选择中规中矩，但这种“朴素”反而让人更容易专注于内容本身。本书在理论深度上的挖掘是令人印象深刻的，它似乎致力于穷尽所有经典波导结构的可能性。特别是关于微结构波导的引入章节，虽然篇幅不长，但其理论基础的建立极其坚实，作者并没有直接套用现成的近似模型，而是从更基础的能带理论和布洛赫波的概念出发，构建了对光子晶体波导特性的初步理解框架。这种由宏观现象回归微观机理的叙事方式，对于培养科研人员的批判性思维非常有益。当然，对于习惯了彩色高清图示和互动式学习的年轻一代读者来说，这本书的“静态”可能是一个挑战，但对于那些追求知识体系完整性和逻辑严密性的读者来说，它绝对是一部值得珍藏的宝典。

评分☆☆☆☆☆

我是一个自学光电技术的爱好者，对于《光波导理论》这本书，我的感受是复杂而又充满敬意的。它的文字风格极其古典和内敛，仿佛是在阅读一本经过时间沉淀的学术经典，而不是一本现代教材。书中的语言组织非常精炼，每一个句子都像是经过反复锤炼的，充满了信息密度。我花了大量时间去消化其中关于平面波导的模式正交性和完备性证明，那部分内容深邃得令人望而生畏，但一旦攻克，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。这本书没有太多讨好读者的设计，它要求读者拿出百分之百的专注和数学基础去与之对话。我特别欣赏它在引入边界条件处理上的那种一丝不苟，每一个反射和折射的细节都被纳入考量，这使得它在理论上的自洽性达到了极高的水准。对于初学者来说，这本书的门槛很高，但我坚信，能够啃完它的读者，其对电磁波在介质中传播的理解，将会达到一个非常扎实的境界，远超那些只停留在应用层面的材料。

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