信息光学理论与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王仕璠

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2009-2

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787563518968

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 信息光学
• 光学工程
• 光信息存储
• 光通信
• 激光技术
• 图像处理
• 光学传感器
• 生物医学光学
• 非线性光学
• 光子学

《光子晶体的物理原理与器件设计》 本书系统深入地探讨了光子晶体这一新兴纳米材料的物理学基础、结构设计、制备工艺及其在光电子器件领域的广泛应用。光子晶体是周期性介电结构，其独特的“光子带隙”特性使其能够精确控制光在其中的传播，堪比半导体中的电子带隙。 核心内容概述： 第一部分：光子晶体的基本物理原理 1. 光子晶体的概念与分类： 介绍光子晶体的定义、发展历史，以及按维度（一维、二维、三维）、介质类型（折射率对比度）和结构拓扑（如空洞型、脊型）等进行的分类。重点阐述其与晶体、半导体在电子传输方面的类比，引入“光子带隙”的概念，这是理解光子晶体一切特性的关键。 2. 光子带隙的形成机制： 详细解析光子带隙是如何由布拉格衍射（一维）和布拉格散射以及全反射（高维）等衍射效应周期性调制折射率而产生的。我们将深入研究不同维度、不同结构参数（如周期、介质折射率、填充因子）对光子带隙位置、宽度和深度（禁带深度）的影响。 3. 光子态密度（DOS）与局域化： 探讨光子晶体中光子态密度的变化，以及光子带隙区域内光子态的缺失。引入局域化概念，解释当结构存在缺陷（如空洞、位错、杂质）时，如何在光子带隙中形成局域态，以及这些局域态与缺陷的类型、位置之间的关系。 4. 光子晶体中的光学现象： 深入研究光子晶体中的一系列独特光学现象，包括： 负折射与超材料： 探讨具有负介电常数和负磁导率的光子晶体结构（超材料）如何实现负折射，并分析其在完美透镜、隐身衣等前沿应用中的潜力。 负反射与超表面： 介绍通过精心设计的二维光子晶体结构（超表面）实现反射光的负角度偏转，以及其在全息、光束整形等方面的应用。 非线性光学效应增强： 分析光子晶体结构如何通过提高光场局域化和光子态密度来增强非线性光学效应，如二次谐波产生、光频梳等。 色散工程： 讲解如何通过调控光子晶体的结构参数来设计特定的光学色散曲线，实现慢光、快光、零色散等现象。 第二部分：光子晶体的设计、制备与表征 1. 设计理论与模拟方法： 介绍用于设计和分析光子晶体的常用理论和数值计算方法，包括： 平面波展开法（PWE）： 求解光子带隙的经典方法，易于理解和实现。 有限时域差分法（FDTD）： 模拟光在复杂结构中瞬态传播的强大工具，适用于分析散射、耦合等动力学过程。 耦合模式理论（CMT）： 分析光子晶体波导、谐振腔等器件中模式耦合的有效方法。 其他方法： 如严格耦合波分析（RCWA）、转移矩阵法（TMM）等。 2. 制备技术： 详细介绍用于制备不同维度光子晶体的各种实验技术： 微纳加工技术： 如光刻、电子束光刻、聚焦离子束刻蚀、干法刻蚀等，用于制备二维和三维光子晶体结构。 自组装技术： 利用胶体粒子、纳米线等自组装形成有序的周期性结构，尤其适用于制备大面积、成本低廉的三维光子晶体。 3D打印与增材制造： 介绍利用精密3D打印技术实现复杂三维光子晶体结构的设计与制造。 3. 表征手段： 介绍用于测量光子晶体光学性质的实验技术，包括： 光谱测量： 如透射谱、反射谱、吸收谱，用于确定光子带隙、局域态等。 近场光学显微镜（SNOM/NSOM）： 用于直接观察光子晶体内部的光场分布。 布拉格衍射测量： 用于确认结构周期性和晶格取向。 扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）： 用于表征结构的形貌和尺寸。 第三部分：光子晶体的应用 1. 光通信与信息处理： 光子晶体光波导： 设计具有极小弯曲半径、低损耗的光子晶体光波导，实现光信号的高密度集成和灵活传输。 光子晶体腔与滤波器： 利用局域态设计高品质因子（Q值）的光子晶体谐振腔，实现窄带滤波、光信号调制、存储等。 光子晶体开关与调制器： 基于非线性效应或电光效应，实现高速、低功耗的光开关和调制器件。 2. 传感与生物医学： 高灵敏度传感器： 利用光子晶体对周围环境折射率的敏感性，设计生物分子传感器、气体传感器、湿度传感器等。 生物成像与治疗： 探讨光子晶体在荧光增强、光学相干断层扫描（OCT）、光动力疗法等生物医学领域的潜在应用。 3. 新能源与能源转换： 太阳能电池效率提升： 通过光子晶体调控光吸收与散射，提高太阳能电池的光捕获效率。 热光伏与热电转换： 利用光子晶体调控热辐射特性，用于高效热电能量转换。 4. 激光与光源： 分布式布拉格反射器（DBR）激光器： 利用光子晶体周期性结构实现高效反射，构建结构紧凑、性能优异的激光器。 表面发射激光器（VCSELs）： 结合光子晶体技术优化谐振腔设计，提高激射效率和方向性。 5. 其他前沿应用： 超材料应用： 在电磁隐身、负折射透镜、超表面天线等。 量子光学： 在单光子源、量子纠缠产生等方面的应用。 本书内容严谨，理论与实验相结合，旨在为读者提供一个全面、深入的光子晶体知识体系，并激发在光子晶体设计、制备与应用领域的创新思维。读者群可包括物理学、光学、电子工程、材料科学等相关专业的本科生、研究生以及科研人员。

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拿到这本《信息光学理论与应用》时，我满心期待能从中窥见光与信息交互的奥秘。然而，翻开书页，我发现它更像是一本严谨的教科书，充满了复杂的数学推导和物理公式。对于一个刚接触光学领域的新手来说，阅读体验并不算友好。书中的理论部分涉及了大量傅里叶光学、波动光学和衍射理论的深入讲解，这些内容虽然专业，但对我这样的初学者来说，就像是在攀登一座陡峭的山峰，每一步都需要耗费极大的精力去理解和消化。比如，关于光的传播和成像理论的章节，作者深入探讨了各种成像系统的像差分析，虽然详尽，但缺乏足够的直观图示和生动的例子来辅助理解。很多时候，我需要反复阅读同一个段落，才能勉强跟上作者的思路。总体来说，这本书更适合已经有一定光学基础的研究者或高年级学生，作为入门读物可能有些吃力。

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这本书的结构安排得非常扎实，看得出来作者在内容编排上花费了不少心思。它系统地梳理了从基础的光学原理到信息处理的各个环节。尤其是在应用层面，书中对光学信息处理的具体案例分析得相当透彻，这部分内容是我非常欣赏的。例如，关于光栅衍射在信息编码上的应用，讲解得非常到位，从原理到实际操作的逻辑链条清晰可见。不过，在某些涉及到前沿技术的部分，比如光学计算和量子光学信息处理，内容略显陈旧。我希望能看到更多关于现代光电集成和超材料光学的信息，这方面的内容在书中几乎没有提及，多少让人感觉有些遗憾。对于希望了解最新研究动态的读者来说，这本书的参考价值可能需要与其他文献互补。

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这本书的排版和印刷质量是值得称赞的。纸张厚实，字体清晰，图表的线条也非常精细，这在阅读专业书籍时非常重要。我尤其喜欢书中大量的公式推导，每一步都展现了严谨的逻辑性，这让读者可以清晰地追踪每一个数学步骤的来源和去向。对于那些喜欢钻研细节的读者来说，这种详尽的推导过程是无价之宝。然而，我也注意到一些小问题，比如部分章节的图注与正文的对应关系有时不够明确，需要读者花费时间去仔细辨认。另外，书中对一些关键术语的定义和上下文的联系不够紧密，偶尔会出现理解上的断层。

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总的来说，这是一本内容厚重、理论性极强的专业书籍。它就像一个知识的宝库，里面装满了深奥的光学知识。如果你是光学专业的学生或者研究人员，需要一本系统性梳理理论基础的参考书，这本书无疑是很好的选择。但如果你是抱着了解光学之美、探索光的世界的初衷而来的爱好者，你可能会感到有些枯燥和晦涩。它缺少那种能点燃学习热情的引导性内容，更像是一份需要你付出大量努力才能啃下来的硬骨头。它更适合作为案头工具书，在需要查阅特定理论时去翻阅，而不是从头到尾一口气读完。

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阅读过程中，我时常感到作者的写作风格偏向于学术化，语言表达非常精确，但缺乏一些人情味。在解释复杂概念时，作者似乎更倾向于直接给出数学模型和理论推导，而较少用通俗易懂的方式进行类比或举例。例如，关于非线性光学效应的描述，公式堆砌的篇幅占据了很大比例，这使得我们很难在脑海中构建一个具象的画面。这对于初学者来说是一个不小的障碍。如果能增加一些实际实验的细节描述，或者对某些关键概念进行更深入的讨论，我想这本书的阅读体验会大大提升。它更像是一份详尽的理论报告，而不是一本能引人入胜的科普读物。

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