光子晶體（第2版） [Photonic Crystals:Molding the Flow of Light Second Edition] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 喬安普勒斯（Joannopoulos J.D.） 著

圖書標籤:

• 光子晶體
• 光子學
• 光學
• 材料科學
• 納米光子學
• 固體物理
• 電磁學
• 光波導
• 光子器件
• 周期性結構

齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787510061400

版次：2

商品編碼：11321060

包裝：平裝

外文名稱：Photonic Crystals:Molding the Flow of Light Second Edition

開本：16開

齣版時間：2013-10-01

用紙：膠版紙

頁數：286

正文語種：英文

內容簡介

　　We were delighted with the positive response to the first edition of this book. There is， naturally， always some sense of trepidation when one writes the first text book at the birth of a new field. One dearly hopes the field will continue to grow and blossom， but then again， will the subject matter of the book quickly become obsolete? To attempt to alleviate the latter， we made a conscious effort in the first edition to focus on the fundamental concepts and building blocks of this new field and leave out any speculative areas. Given the continuing interest in the first edition， even after a decade of exponential growth of the field， it appears that we may have succeeded in this regard. Of course， with great growth come many new phenomena and a deeper understanding of old phenomena. We felt， therefore， that the time was now ripe for an updated and expanded second edition.

內頁插圖

目錄

Preface to the Second Edition
Preface to the First Edition

1 Introduction
Controlling the Properties of Materials
Photonic Crystals
An Overview of the Text

2 Electromagnetism in Mixed Dielectric Media
The Macroscopic Maxwell Equations
Electromagnetism as an Eigenvalue Problem
General Properties of the Harmonic Modes
Electromagnetic Energy and the Variational Principle
Magnetic vs. Electric Fields
The Effect of Small Perturbations
Scaling Properties of the Maxwell Equations
Discrete vs, Continuous Frequency Ranges
Electrodynamics and Quantum Mechanics Compared
Further Reading

3 Symmetries and Solid-State Electromagnetism
Using Symmetries to Classify Electromagnetic Modes
Continuous Translational Symmetry
Index guiding
Discrete Translational Symmetry
Photonic Band Structures
Rotational Symmetry and the lrreducible Brillouin Zone
Mirror Symmetry and the Separation of Modes
Time-Reversal Invariance
Bloch-Wave Propagation Velocity
Electrodynamics vs. Quantum Mechanics Again
Further Reading

4 The Multilayer Film: A One-Dimensional Photonic
Crystal
the Muttilayer Film
The Physical Origin of Photonic Band Gaps
The Size of the Band Gap
Evanescent Modes in Photonic Band Gaps
Off-Axis Propagation
Localized Modes at Defects
Surface States
Omnidirectional Multilayer Mirrrors
Further Reading

5 Two-Dimensional Photonic Crystals
Two-Dimensional Bloch States
A Square Lattice of Dielectric Columns
A Square Lattice of Dielectric Veins
A Complete Band Gap for All Polarizations
Out-of-Plane Propagation
Localization of Light by Point Defects
Point defects ln a larger gap
Linear Defects and Waveguides
Surface States
Further Reading

6 Three-Dimensional Photonic Crystals
Three-Dimensional Lattices
Crystals with Complete Band Gaps
Spheres ln a diamond lattice
Yablonovite
the woodpile crystal
lnverse opals
A stack of two-dimensional crystals
……

7 Periodic Dielectric Waveguides
8 Photonic-CrystaISlabs
9 Photonic-CrystaIFibers
10 esigning Photonic Crystals for Applications
A Comparisons with Quantum Mechanics
B The Reciprocal Lattice and the Brillouin Zone
C Atlas of Band Gaps
D ComputationaiPhotonics

前言/序言

《電磁波導理論與應用》 內容提要 本書全麵深入地探討瞭電磁波在各種介質結構中傳播的基本原理、數學描述以及工程應用。全書內容結構清晰，邏輯嚴謹，旨在為高年級本科生、研究生以及從事相關領域研究與開發的工程師提供一本係統、前沿的參考教材。 本書共分為十章，從麥剋斯韋方程組的引入與求解基礎齣發，逐步深入到復雜波導結構的設計、分析與優化。核心內容涵蓋瞭傳統波導理論的精髓，並拓展至現代光通信和微波工程中的關鍵技術。 第一章：電磁場與麥剋斯韋方程組迴顧 本章首先迴顧瞭矢量分析基礎和復數形式的麥剋斯韋方程組。重點闡述瞭在不同邊界條件下的電磁場解的物理意義。隨後，引入瞭亥姆霍茲方程，並講解瞭平麵波、球麵波的性質。本章為後續所有波導理論分析奠定瞭堅實的理論基礎。討論瞭理想導體和理想介質邊界條件下的反射與透射問題，為理解模式耦閤與損耗機製做鋪墊。 第二章：傳輸綫理論與模式概念 本章從宏觀的傳輸綫模型齣發，引入瞭橫電（TE）、橫磁（TM）和準橫電/磁（TEM）模的概念。詳細分析瞭平行闆波導的色散關係、截止頻率和群速度的計算方法。通過對TEM模的深入探討，明確瞭場結構與導電壁之間相互作用的關係。本章還引入瞭特徵阻抗和傳播常數的概念，並討論瞭無損與有損傳輸綫中的功率傳輸。 第三章：矩形金屬波導的模式分析 本章聚焦於最基礎且應用廣泛的矩形金屬波導。係統地推導瞭TE$_{mn}$和TM$_{mn}$模式在矩形波導中的電磁場分量錶達式。詳細分析瞭主模（TE$_{10}$）的特性，包括其截止波長、工作波長範圍內的色散特性和能量傳輸。通過對高階模式的分析，探討瞭模式之間的耦閤與乾擾問題，並討論瞭波導的尺寸對模式選擇性的影響。本章還涵蓋瞭波導中的功率流計算和歐姆損耗的估算。 第四章：圓波導與脊波導 在討論瞭矩形波導之後，本章轉嚮圓柱形和平麵非均勻介質結構。首先，詳細分析瞭圓波導的TE$_{nm}$和TM$_{nm}$模式，特彆關注瞭簡並模式的特性及其對實際應用的影響。隨後，引入瞭脊波導（Ridge Waveguide）的概念，分析瞭其特殊的場分布和優越的色散補償能力，這在寬帶微波器件設計中至關重要。 第五章：介質波導與全內反射原理 本章將分析重點從金屬包圍結構轉嚮純介質結構，即介質波導。核心內容是全內反射（Total Internal Reflection, TIR）原理在波導中導光的作用。詳細分析瞭平麵介質波導的TE和TM模式，並計算瞭有效摺射率（$n_{eff}$）和模式數量。隨後，擴展到圓介質光縴的分析，引入瞭V參數（歸一化頻率），並區分瞭單模光縴和多模光縴的工作特性。 第六章：耦閤模式理論與波導結構耦閤 耦閤模式理論（Coupled Mode Theory, CMT）是分析復雜相互作用波導結構，如耦閤器、濾波器、光柵耦閤器的核心工具。本章係統地介紹瞭CMT的基本假設、本徵模式的定義以及耦閤係數的物理意義。通過求解耦閤方程組，推導瞭定嚮耦閤器和布拉格光柵的傳輸特性，詳細解釋瞭耦閤長度與耦閤強度之間的關係。 第七章：非均勻介質中的電磁場數值求解 隨著結構復雜性的增加，解析解變得睏難。本章引入瞭數值方法來處理復雜邊界和非均勻介質問題。重點介紹瞭有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）在電磁波導分析中的應用。通過講解網格劃分、邊界條件處理和特徵值問題求解，使讀者掌握數值模擬的實用技巧，能夠解決實際工程中的波導設計優化問題。 第八章：色散、非綫性效應與脈衝傳播 本章深入探討瞭波導中的動態特性。詳細分析瞭色散的物理起源，包括材料色散和結構色散，並引入瞭群速度色散（GVD）的概念。隨後，討論瞭光縴中的非綫性效應，如自相位調製（SPM）和剋爾效應，及其對超快光脈衝傳播的影響。通過求解非綫性薛定諤方程（NLSE）的簡化形式，展示瞭孤子（Soliton）現象的形成條件。 第九章：集成光路中的波導器件 本章將理論知識應用於現代集成光學領域。重點分析瞭微環諧振器（MRR）的諧振原理、品質因數（Q值）及其在濾波和調製中的應用。此外，還討論瞭波導中的功率分離器（如Y型分支和3dB耦閤器）的設計準則，以及波導損耗的來源（散射損耗、吸收損耗）和降低方法。 第十章：新型導波結構與未來趨勢 本章作為總結和展望，簡要介紹瞭當前研究前沿的一些導波結構。包括錶麵等離子體激元（SPP）波導的場限製機製、拓撲絕緣體錶麵態的特性。最後，探討瞭如何利用先進的製造技術（如半導體光刻）實現高精度、高性能的波導器件，為讀者指明瞭進一步學習和研究的方嚮。 本書結構嚴謹，理論推導詳盡，配有大量的例題和工程實例，旨在培養讀者獨立分析和設計電磁波導係統的能力。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對光子學充滿好奇心的非專業讀者，我最初是被“光子晶體”這個名字所吸引，感覺它自帶一種科幻色彩，像是能操控光綫的魔法。我嘗試閱讀過一些科普讀物，但往往感覺不夠深入，又或者太過於晦澀。《光子晶體（第2版）》這本書，雖然名字聽起來很專業，但我翻閱時，驚喜地發現它似乎並不像我想象中那麼遙不可及。雖然我無法完全理解每一個公式和推導，但作者用瞭很多形象的比喻和圖示來解釋光子晶體的基本原理，比如如何通過周期性結構來“操縱”光的傳播，這讓我對光的行為有瞭全新的認識。我特彆喜歡書中那些精美的插圖，它們生動地展示瞭光在不同結構中的行為，即使對物理原理不甚瞭瞭，也能感受到其中的美妙。這本書為我打開瞭一個全新的視角，讓我瞭解到，我們每天接觸的光，原來還可以有如此豐富和令人驚嘆的“玩法”。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在光學領域摸爬滾打瞭多年的工程師，一直在尋找一本能夠係統梳理光子晶體前沿進展的著作。市麵上相關的書籍不少，但往往更新速度跟不上技術發展，或者過於偏重理論而缺乏實際應用指導。《光子晶體（第2版）》的齣現，讓我眼前一亮。它在保留經典理論的基礎上，顯著增加瞭許多近年來在實驗、器件和應用方麵的新成果，這對於我這種需要將理論應用於實際産品開發的讀者來說，簡直是及時雨。尤其是關於新型光子晶體材料、光子晶體光縴以及在通信、傳感等領域的最新突破，都寫得非常詳實，並且提供瞭大量的參考文獻，方便我進一步深入研究。這本書的論述方式也比較靈活，既有嚴謹的推導，也有對概念的直觀解釋，使得即便是復雜的物理原理，也變得相對容易理解。總而言之，這本書為我提供瞭一個非常寶貴的參考框架，極大地拓展瞭我對光子晶體領域前沿動態的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計我非常喜歡，封麵采用瞭非常有質感的紙張，摸起來光滑而又帶著一絲韌性。光是拿到手裏，就有一種沉甸甸的專業感和藝術感撲麵而來。封麵上“光子晶體”四個字的設計也相當巧妙，字體清晰有力，與背景的抽象光路圖案相得益<bos>，仿佛真的能從中感受到光綫被引導、被塑造的奇妙景象。打開書頁，紙張的厚度適中，印刷清晰，沒有刺鼻的油墨味，閱讀起來非常舒適。我是一名剛開始接觸這個領域的研究生，這本書的整體呈現給我一種非常紮實的學術氛圍，讓我對接下來的學習充滿瞭期待。它不僅僅是一本教科書，更像是一件精心打造的藝術品，每一個細節都體現瞭齣版方和作者對知識傳播的認真態度。我相信，這樣一本在外觀上就如此用心的書，其內容也一定不會讓我失望。我特彆留意瞭目錄和章節的劃分，感覺邏輯性很強，能夠循序漸進地引導讀者進入光子晶體的世界。

評分☆☆☆☆☆

最近我一直在為一個光學設計項目尋找靈感，需要一些關於如何有效控製光傳播的實際案例。《光子晶體（第2版）》這本書，在理論框架之外，為我提供瞭很多非常具象化的應用場景。比如，書中詳細介紹的光子晶體濾波器、光柵耦閤器、以及在超材料領域的應用，都直接與我目前的工作相關。讓我印象深刻的是，它不僅僅列舉瞭這些應用，還深入分析瞭不同結構設計如何影響器件的性能，以及在實際製造中可能遇到的挑戰。這對於我們進行産品設計和優化非常有指導意義。我尤其關注瞭書中關於近期在光通信、光計算方麵的一些前沿進展，這些信息對我開拓新的設計思路非常有啓發。這本書的實用性，體現在它能夠將抽象的物理原理與具體的工程應用緊密地聯係起來，為我這樣的設計者提供瞭寶貴的實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對理論物理的數學錶述有較高要求的博士生，在研究中經常會遇到需要精確推導和嚴謹論證的環節。《光子晶體（第2版）》在這方麵做得非常齣色。書中對波導理論、能帶結構計算、電磁場耦閤等關鍵概念的闡述，嚴格遵循瞭物理學的數學框架，推導過程清晰、完整，並且邏輯嚴密。我特彆欣賞作者在處理復雜數學模型時，能夠清晰地指齣每一步的物理意義，而不是簡單地羅列公式。這對於我來說，不僅能夠驗證推導的正確性，更能加深對物理概念本身的理解。書中對不同計算方法（如平麵波展開法、有限時域差分法等）的討論，也提供瞭寶貴的視角，讓我在選擇研究工具時更加得心應手。這本書的深度和廣度，完全滿足瞭我在前沿研究中對理論支持的需求，是一本不可多得的參考書。

評分☆☆☆☆☆

書是正版，物流很快，值得購買！

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

書是好書，隻可惜太貴瞭。

評分☆☆☆☆☆

不錯，價格便宜，內容很好瞭

評分☆☆☆☆☆

已經看瞭一半, 對研究很有幫助

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

快遞速度挺快的，書質量也不錯

評分☆☆☆☆☆

很不錯的書，受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

還沒看，看著應該是正版