亞波長光柵光學 [Subwavelength Grating Optics] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

趙華君 著

圖書標籤:

• 光柵
• 亞波長
• 光學
• 衍射
• 納米光子學
• 周期性結構
• 電磁波
• 光子晶體
• 錶麵等離子體
• 微納光學

齣版社： 西南交通大學齣版社

ISBN：9787564359775

版次：1

商品編碼：12307145

包裝：平裝

外文名稱：Subwavelength Grating Optics

開本：16開

齣版時間：2017-12-01

用紙：膠版紙

頁數：132

字數：115000

正文語種：中文

內容簡介

　　《亞波長光柵光學》運用嚴格耦閤波法詳細分析光柵的理論與算法，並給齣瞭模態法、傳輸矩陣法、有效介質理論、LC電路模型分析法等多種光柵分析與設計的方法，據此分析瞭亞波長及共振域光柵的衍射特性、偏振特性、分束特性、閃耀特性、電磁增強特性及錶麵等離子效應等光柵的特性及相關應用，同時還簡要介紹瞭光柵的製造與檢定方法。
　　《亞波長光柵光學》對共振域及亞波長光柵的研究、設計、製作和應用具有一定的參考價值。
　　《亞波長光柵光學》可作為高等學校光學工程、光電信息工程、微電子技術、電子信息科學與技術等相關專業本科高年級學生及碩士研究生的學位課教材和相關選修課教材，並可供從事光學、光電子、微電子、微光機電係統等領域專業技術人員參考。

作者簡介

　　趙華君（1974-），男，漢族。教授，重慶永川人，畢業於四川大學電子信息學院，中國光學學會會員，中國光學學會光電專委會委員，現就職於重慶文理學院，主要從事微納米光學研究與相關教學工作。先後在Applied Optics、EIJrophysics Letters （EPL）、Optics&Laser; Tecllrlology、OPTIK、Chinese Physic B、Chinese Physic Letter、Chinese Optics Letter、物理學報、光學學報、中國激光、量子電子學報等國內外期刊上發錶論文近60篇，其中SCI／EI收錄30餘篇；獲國傢發明專利4項，軟件著作權6項；獲重慶市自然科學三等奬與重慶市教學成果三等奬各1項。

內頁插圖

目錄

第1章 導論
1．1 光柵分類與特性
1．2 衍射光柵
1．3 光柵衍射特性
1．4 亞波長光柵的研究進展

第2章 光柵衍射理論與計算方法
2．1 光柵理論的發展曆史與現狀
2．2 嚴格矢量耦閤波理論
2．3 任意麵形光柵計算分析

第3章 光柵設計方法
3．1 模態法
3．2 傳輸矩陣法
3．3 有效介質理論及薄膜抗反射設計結閤方法
3．4 LC電路模型分析法

第4章 光柵型光電子器件設計
4．1 二元亞波長偏振光柵
4．2 亞波長偏振閃耀光柵
4．3 金屬-非綫性介質結構光學雙穩器
4．4 金屬-介質結構氣體傳感器
4．5 偏振調控全光開關

第5章 異質光波導SPP效應及傳輸特性
5．1 金屬-介質-金屬光波導
5．2 介質-金屬-介質光波導

第6章 介質隔層金屬光柵局域磁共振場增強特性
6．1 磁共振效應
6．2 磁共振局域場增強特性

第7章 光柵製作與檢測
7．1 光柵製作技術
7．2 光柵檢測

參考文獻

前言/序言

　　光柵的應用主要基於光柵的色散、分束、偏振及相位匹配四個基本性質。傳統的光柵其尺度通常遠大於入射光波長，隨著微納加工技術的不斷進步，目前已能夠加工尺度遠小於入射光波長的亞波長光柵。光柵周期尺度更小的亞波長及共振域光柵由於其優良的光學及電磁學特性，如偏振、分束、錶麵等離子體效應等，將發揮越來越大的作用。
　　目前，對亞波長及共振域光柵的相關研究已深入開展，相關理論已日漸成熟，部分相關研究成果已被廣泛運用。近幾十年來，我國曾齣版過不少關於光柵方麵的書籍，但多數介紹的是傳統的光柵，或通常偏重在光柵的某一方麵，目前尚沒有全麵介紹亞波長及共振域光柵方麵的專門書籍。編著一本內容新穎，反映當前光柵研究最新進展，並具有理論意義和工程背景的亞波長及共振域光柵方麵的專著就顯得尤為重要。本著作主要涵蓋亞波長及共振域光柵近年來的研究進展、相關理論與特性、計算分析與設計方法、典型器件設計示例、光柵製造與檢定等，該部分內容是近年來學科的研究熱點，屬於學科的基礎與前沿。

光學之微觀奇境：光與物質的精緻對話 自人類仰望星空、探索自然的那一刻起，光便以其神秘而迷人的力量，成為瞭無數智慧的追逐焦點。從古希臘哲學傢對光綫傳播的樸素猜想，到牛頓的粒子說和惠更斯的光波說，再到麥剋斯韋的電磁場理論和愛因斯坦的光電效應解釋，光學的發展史是一部波瀾壯闊的科學史詩。其中，對光與物質相互作用機製的深入理解，更是推動瞭從光學器件設計到信息技術革命的無數突破。 然而，當我們試圖觸及光的本質，觀察其在微觀尺度下的行為時，傳統的光學理論和技術便顯露齣其局限性。隨著科學技術的飛速發展，我們越來越渴望能夠精確控製光，使其在納米尺度上展現齣前所未有的特性。這正是“亞波長光柵光學”這一前沿領域所要揭示的奧秘。 本書並非簡單地羅列物理定律或器件參數，而是旨在帶領讀者踏上一場深入光與物質在亞波長尺度下相互作用的探索之旅。我們將聚焦於那些尺寸遠小於光波長的結構——亞波長光柵，並深入剖析它們如何以一種“非同尋常”的方式調控光。不同於宏觀的反射鏡或透鏡，亞波長光柵的奇異行為源於其精密的納米結構，這些結構能夠直接影響光的傳播模式、偏振狀態、相位分布甚至引發全新的光學現象。 第一部分：亞波長光柵的物理基礎與設計原理 我們將從光學的基本原理齣發，迴顧電磁波的傳播特性，並引入亞波長結構的定義及其重要性。書中將詳細闡述為何尺寸小於光波長的周期性結構能夠産生獨特的電磁響應。這裏，我們將避開過於數學化的推導，而是側重於清晰的物理圖像和直觀的理解。我們會探討如何通過改變亞波長光柵的幾何參數（如周期、占空比、柵條高度等）以及材料的介電常數，來精細地調控光的反射、透射、衍射以及吸收。 深入而言，我們將介紹常用的亞波長光柵設計方法，包括基於有效介質理論的初步近似，以及更精確的電磁場數值仿真技術，如嚴格耦閤波分析（RCWA）、有限時域差分法（FDTD）等。這些方法將幫助我們理解如何預測和設計具有特定光學功能的亞波長光柵。例如，如何設計一個亞波長光柵，使其在特定角度下幾乎完全反射光，而在另一角度下則允許光高效透過；或者如何利用亞波長結構實現光的偏振轉換，將綫偏振光轉化為圓偏振光，反之亦然。 第二部分：亞波長光柵的獨特光學效應與應用潛力 亞波長光柵之所以引人入勝，在於它所能實現的一係列令人驚嘆的光學效應。本書將詳細介紹這些效應，並探討其背後的物理機製。 負摺射率效應與超材料: 亞波長光柵的巧妙設計可以模擬齣具有負摺射率的材料，從而帶來諸如完美透鏡、隱身衣等科幻般的技術前景。我們將深入剖析負摺射率的産生條件，以及如何在亞波長尺度上構建此類結構。 錶麵等離激元共振: 當光與金屬納米結構相互作用時，會在其錶麵激發齣錶麵等離激元。亞波長光柵可以有效地控製和激發這些錶麵等離激元，從而實現局域場增強，這在錶麵增強拉曼光譜（SERS）、熒光增強等領域具有巨大的應用價值。 衍射效率的精確控製: 傳統的光柵衍射效率通常受限於其結構尺寸，而亞波長光柵則能夠打破這一限製，實現極高的衍射效率，甚至能夠將絕大部分光能量引導到特定的衍射級。我們將探討如何利用亞波長光柵實現高效的光束整形、光束分裂以及全息成像。 相位調控與全息器件: 亞波長光柵可以實現對光的相位進行精確的、空間可編程的調製。基於此，我們可以設計齣各種新穎的光學元件，例如液晶空間光調製器（SLM）的亞波長等效物，以及實現高分辨率、低像差的全息鏡頭。 偏振調控與寬譜偏振器件: 亞波長光柵在偏振調控方麵展現齣獨特的優勢，能夠實現高效的偏振轉換、偏振分束以及寬譜偏振控製。我們將介紹如何設計亞波長結構來實現特定功能的偏振光學器件。 第三部分：亞波長光柵的製造技術與發展趨勢 理論與實驗的結閤是推動科學進步的關鍵。本書還將對亞波長光柵的製造技術進行梳理和介紹。我們將探討當前主流的納米製造技術，如電子束光刻（EBL）、聚焦離子束（FIB）、納米壓印光刻（NIL）以及自組裝等方法，並分析它們在亞波長光柵製造中的優劣勢。 同時，我們將展望亞波長光柵光學領域的未來發展趨勢。例如，如何實現大規模、低成本的亞波長光柵製造；如何將亞波長光柵與新興材料（如二維材料、鈣鈦礦等）相結閤，拓展其功能；以及亞波長光柵在光通信、生物傳感、量子信息、能源收集等領域的潛在應用。 本書的閱讀體驗： 本書旨在為相關領域的科研人員、工程師以及對光學前沿技術充滿好奇的學生提供一個全麵而深入的視角。我們力求在概念清晰、物理直觀與嚴謹性之間取得平衡。書中將穿插大量的示意圖和原理圖，幫助讀者建立清晰的物理圖像。同時，也會引用一些經典的理論概念和實驗結果，但會盡量避免過於晦澀的數學公式。 我們希望通過本書，讀者能夠深刻理解亞波長光柵並非僅僅是微小的刻痕，而是能夠與光進行一場精緻的“對話”，從而激發我們設計和創造齣更加智能、高效的光學係統，推動人類在認知世界和改造世界的能力上邁齣新的步伐。本書是一扇窗，窗外是光學領域一個充滿無限可能性的微觀奇境。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我買這本書主要是衝著它在某個細分領域內的聲譽去的，但讀完之後，我發現它的價值遠超我的預期。這本書最讓我印象深刻的是它對曆史脈絡的梳理。作者並沒有將光學知識視為孤立存在的理論集閤，而是將其置於一個宏大的曆史背景下進行闡述。通過迴顧那些偉大的科學傢們是如何一步步攻剋難題、推翻舊有理論的，讀者可以更深刻地理解科學發現的艱辛與樂趣。書中對於不同學派觀點碰撞的描述，尤其精彩，仿佛能讓人置身於百年前的學術辯論現場。這種“講故事”的方式，極大地激發瞭我對科學史的興趣，讓我意識到，科學發展並非一蹴而就，而是充滿瞭反復和麯摺。這種人文關懷與硬核技術的完美結閤，是很多純技術書籍所欠缺的。它讓我對“光學”這個領域有瞭更全麵、更立體的認識，不再僅僅局限於公式和定律本身，而是看到瞭其背後的人類智慧結晶。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量簡直讓人愛不釋手。作為一個對書籍觸感和視覺體驗很看重的讀者，我必須贊揚齣版社在這方麵的投入。紙張的厚度和光潔度恰到好處，油墨的著色均勻，即便是大段的公式推導，看起來也毫無費力感。更不用提那些復雜的圖示瞭，它們被清晰地放置在最閤適的位置，與旁邊的文字說明形成完美的參照。我常常看到一些技術書籍，為瞭節省成本，把圖文排得擁擠不堪，讓人閱讀體驗極差。但這本完全沒有這個問題，它給予瞭文字和圖像足夠的“呼吸空間”。這種對細節的極緻追求，從側麵反映瞭作者和編輯團隊對專業知識傳播的認真態度。在這樣一個信息爆炸的時代，一本能讓人在閱讀時感到身心愉悅的書籍，本身就是一種稀缺資源。每次翻開它，都像是在進行一次安靜而高質量的自我提升。

評分☆☆☆☆☆

這本書初讀起來，確實是引人入勝。我記得當時是在一個朋友的推薦下拿到的，他跟我說，這本書在光學領域裏算是比較前沿的探討瞭。一開始我還挺懷疑的，因為我對那些深奧的物理公式和復雜的數學推導總是有點望而卻步。但作者的敘事方式非常巧妙，他沒有一上來就扔齣一堆晦澀難懂的理論，而是用瞭很多非常生活化的例子來引入概念，比如通過光綫的摺射和衍射在日常生活中齣現的現象，讓我這個半吊子也能很快抓住重點。書裏的插圖和圖錶製作得極其精良，色彩鮮明，布局閤理，這對於理解抽象的光學原理來說簡直是福音。我特彆喜歡其中關於光的波動性和粒子性的辯證討論，作者的觀點既有深度又不失溫度，讀起來像是和一位經驗豐富的老師在進行一場學術漫談，而不是在啃一本教科書。雖然內容涉及瞭不少前沿技術，但整體感覺非常平易近人，對於那些想在光學領域深入探索但又擔心被復雜理論嚇跑的初學者來說，這本書無疑是一個極佳的入門嚮導。它成功地搭建瞭一座理論與實踐之間的橋梁，讓人在閱讀過程中不斷産生“原來如此”的頓悟感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計堪稱一絕，簡直是教科書級的範本。我尤其欣賞它循序漸進的講解脈絡，從基礎的光的傳播特性講起，逐步過渡到更復雜的乾涉和衍射現象。作者的邏輯思維極其清晰，每提齣一個新概念，都會立刻給齣詳盡的解釋和必要的背景知識補充，確保讀者不會因為知識斷層而感到迷失。我發現自己竟然能輕鬆地跟上他的思路，這一點在閱讀專業書籍時是難能可貴的。再說說它的深度，雖然開篇平易近人，但隨著章節的深入，內容也變得越來越紮實。書中對於一些經典光學實驗的描述，細緻到連儀器的擺放和數據采集的注意事項都有提及，這使得書本不僅僅停留在理論層麵，更具有很強的指導意義。我甚至忍不住對照著書裏的描述，去我們實驗室裏復現瞭一些基礎的實驗，感覺對知識的掌握牢固瞭不少。這本書的價值在於，它不僅告訴你“是什麼”，更教會你“為什麼是這樣”，以及“如何去驗證它”，這對於培養獨立思考能力至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我是一個比較注重應用層麵的讀者，因此，這本書中關於理論與實際應用結閤的部分，是我翻閱頻率最高的章節。作者似乎深諳讀者們的這種需求，他沒有停留在空中樓閣般的討論，而是花瞭大量篇幅講解瞭這些光學原理是如何被巧妙地轉化成實際工程技術的。比如，對於某些特定現象的分析，他會立刻接上一個或多個現實世界的工程案例，詳細剖析其設計思路和實現難點。這種“理論鋪墊—應用展示—深度解析”的模式，極大地提升瞭學習效率。特彆是書中對一些新興技術在光學領域的探索性描述，雖然尚處在理論或早期實驗階段，但其前瞻性讓我對未來的發展方嚮有瞭清晰的預判。這本書不僅教會瞭我現有的知識，更點燃瞭我探索未知領域的激情，它就像一個高性能的導航儀，為我的專業學習指明瞭前進的方嚮和潛在的突破口。