Optoelectronic Devices pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Piprek, Joachim 编

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:2004-12

价格:$ 439.57

装帧:HRD

isbn号码:9780387226590

丛书系列:

图书标签:

光电器件
光电子学
半导体
器件物理
光学
电子工程
材料科学
纳米技术
传感器
显示技术

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具体描述

Optoelectronic devices transform electrical signals into optical signals (and vice versa) by utilizing the interaction of electrons and light. Advanced software tools for the design and analysis of such devices have been developed in recent years. However, the large variety of materials, devices, physical mechanisms, and modeling approaches often makes it difficult to select appropriate theoretical models or software packages. This book presents a review of devices and advanced simulation approaches written by leading researchers and software developers. It is intended for scientists and device engineers in optoelectronics who are interested in using advanced software tools. Each chapter includes the theoretical background as well as practical simulation results that help the reader to better understand internal device physics. Real-world devices such as edge-emitting or surface-emitting laser diodes, light-emitting diodes, solar cells, photodetectors, and integrated optoelectronic circuits are investigated. The software packages described in the book are available to the public, on a commercial or noncommercial basis, so that the interested reader is quickly able to perform similar simulations.

好的，这是一份关于《电磁波在复杂介质中的传播与散射》的图书简介，该书内容与《Optoelectronic Devices》完全无关： --- 图书名称：《电磁波在复杂介质中的传播与散射》内容简介第一部分：基础理论与建模方法本书深入探讨了电磁波在由不同材料构成的复杂结构和非均匀介质中传播和散射的基本物理原理与先进的数值计算方法。全书基于麦克斯韦方程组，首先回顾了经典电磁场理论的关键概念，如波动方程的推导、边界条件的应用以及本征模式的分析。重点聚焦于如何应对传统解析方法失效的复杂场景。章节一：波动方程的广义形式与本征态分析本章从矢量波方程出发，详细阐述了在各向异性、非均匀介质中电磁场的行为。我们引入了本征模式（Eigenmode）的概念，分析了波导结构（如光纤、微带线）中的导波特性，包括有效折射率、传播常数和损耗的精确计算。特别强调了如何利用分离变量法和傅里叶变换处理规则结构，并过渡到更复杂的数值方法。章节二：数值方法基础：有限差分时域（FDTD）与有限元法（FEM）针对复杂几何结构和多物理场耦合问题，本书系统地介绍了当前最主流的两种数值求解技术。FDTD 方法的讲解侧重于离散化技术、稳定性和边界吸收体（PML）的构建，适用于宽带瞬态分析。FEM 方法则详细阐述了网格剖分、形函数选择以及在处理不规则边界和材料突变时的优势。此外，还讨论了积分方程法（如矩量法 MoM）在散射问题中的应用及其局限性。章节三：多尺度与多物理场耦合现代工程问题往往涉及不同尺度的结构和电、磁、热等物理场的相互作用。本章探讨了如何有效结合宏观（如射线光学）与微观（如波的散射）模型，实现计算效率与精度的平衡。重点分析了热效应如何影响介质的电磁参数（热光效应），以及如何利用先进的耦合算法求解这类非线性问题。第二部分：复杂介质中的传播特性本部分将理论应用于几种典型的复杂物理系统，分析电磁波在其中的特殊传播现象。章节四：超材料与人工结构电磁学超材料（Metamaterials）是近年来研究的热点，其电磁特性由结构而非成分决定。本章详述了负折射率材料、空间变化的导纳/阻抗结构（如超表面，Metasurfaces）的设计原理。重点研究了如何利用这些结构实现超常聚焦、完美吸收、以及对电磁波的相位和振幅的精确调控。分析了布拉格散射在周期性结构中的作用。章节五：随机介质与散射理论当介质的参数具有随机性时（如湍流大气、多孔介质），电磁波的传播表现出随机波动和增强的散射。本章引入了散射截面、双向散射分布函数（BSDF）的概念，并基于概率论和随机过程理论，推导了传输方程（如福克-朗之万方程）在电磁波传播中的应用。分析了相干传输的衰减和背向散射增强现象。章节六：非线性电磁响应与介质饱和在高强度电磁场作用下，介质的电导率或介电常数会随场强发生变化（如克尔效应、菲祖效应）。本章分析了这种非线性对波速和波形的影响，探讨了自聚焦、自散焦以及在强脉冲传输中的稳定性问题。对于涉及电离或饱和效应的介质，本书采用了基于速率方程的模型来描述电磁场与物质的动态相互作用。第三部分：散射问题的先进算法与应用本部分侧重于解决高频和大规模散射问题的特定挑战，并展示其在工程和遥感中的实际应用。章节七：大尺度散射体的快速算法对于远场散射问题，标准的迭代方法计算成本过高。本章深入讲解了快速多极子方法（FMM）在求解格林函数矩阵上的优化，显著降低了计算复杂度。此外，还介绍了物理光学（PO）、几何光学（GO）结合衍射修正（如UTD）在分析大型、光滑散射体时的有效性。章节八：逆散射问题与成像技术逆散射问题旨在通过测量外部场的分布来反演出未知介质的内部结构和参数。本章详细分析了成像过程中的病态性问题，并介绍了迭代求解方法，如正则化牛顿法和最小二乘优化。重点讨论了电磁层析成像（EIT）和合成孔径雷达（SAR）背后的数学基础和实现细节。章节九：时域分析与瞬态响应在许多实际场景中，瞬态响应至关重要，例如电磁脉冲（EMP）防护和超宽带（UWB）通信。本章聚焦于如何使用拉普拉斯变换和Z变换将时域问题转化为频域或s域问题进行求解，并讨论了如何在FDTD框架内精确模拟非瞬时响应的介质（如德拜弛豫模型）。本书内容严谨、数学推导详实，旨在为高等院校的电磁场与微波技术专业研究生、科研人员以及从事先进电磁设计和电磁兼容性（EMC）的工程师提供一本全面、深入的参考资料。掌握本书内容，将能有效应对下一代复杂环境下的电磁波传播挑战。