Introduction to Optical Waveguide pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:M. J. Adams

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1981-12

价格:USD 97.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471279693

丛书系列:

图书标签:

• 光波导
• 光学
• 光纤
• 集成光学
• 光通信
• 微波光子学
• 电磁波
• 光学器件
• 光子学
• waveguides

好的，以下是一份关于《导光波导导论》的图书简介，旨在详细介绍其内容，同时避免提及《Introduction to Optical Waveguide》这本书： --- 《导光波导导论》 第一部分：光波导基础理论与结构 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析光波导领域的核心概念、物理原理以及各类实用结构。我们从电磁波在介质中传播的基本方程出发，详细阐述了麦克斯韦方程组在特定边界条件下的求解方法，尤其关注光在不同折射率材料界面上的行为。 章节一：电磁波与波导基础 本章首先回顾了光波在自由空间中的传播特性，随后引入了介质的宏观电磁参数，如介电常数和磁导率。重点探讨了界面处的电磁场边界条件，这是理解所有波导结构的基础。我们将精确推导平面波在无限大双层介质结构（如理想平板波导）中的传播模态。内容覆盖了横电（TE）模和横磁（TM）模的严格数学描述，包括有效折射率、相位常数和截止波长的计算。此外，本章还将引入色散关系的概念，分析不同波导结构对光信号速度的影响，为后续的色散管理打下理论基础。 章节二：平面波导的特性分析 在深入研究实际波导结构之前，本章集中探讨了最基本的平板波导模型。我们将详细分析对称和非对称平板波导的模态特性，包括本征模（Bound Modes）和泄漏模（Radiating Modes）的区分。通过求解特征方程，读者将学习如何确定模场分布（Field Confinement）和有效折射率。此外，本章对波导的损耗机制进行了初步探讨，包括材料吸收和散射损耗。对单模和多模操作区域的界限分析，为光学系统设计中的模式控制提供了量化工具。 章节三：光纤波导的几何与物理模型 光纤作为最重要的一类光波导，其结构复杂性要求更精细的分析方法。本章将焦点转移到圆柱形波导，特别是阶跃折射率光纤（Step-Index Fiber）和渐变折射率光纤（Graded-Index Fiber）。我们将采用近似分析方法，如WKB（Wentzel–Kramers–Brillouin）近似法，来处理渐变折射率波导的本征模。内容涵盖了单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）的结构参数（如数值孔径NA和归一化频率V数）与其模场特性的关系。对光纤模场直径（MFD）和模间时延（Intermodal Dispersion）的计算将是本章的关键部分。 第二部分：集成光学波导与制造技术 本部分将视角从传统的离散元件转向了集成光路（Integrated Optics）中的波导技术，重点关注薄膜波导的特性、几何结构对性能的影响以及制造工艺的选择。 章节四：集成光波导的模式与耦合 在集成电路平台上，波导的横截面通常是矩形或T形。本章将运用模式匹配法和有限元法（FEM）等数值技术来精确分析这些复杂横截面波导的模式分布。我们将详细讨论耦合效应，包括波导间的定向耦合器（Directional Couplers）的工作原理，如何通过调整耦合长度和间距实现能量的有效传输和分离。对波导损耗（尤其是在弯曲和连接处的辐射损耗）的精确估计方法也将被介绍。 章节五：波导材料、设计与制造 光波导的性能与其所用材料的特性密切相关。本章系统介绍了常用的光波导材料，包括硅基材料（如二氧化硅、氮化硅）和铌酸锂（Lithium Niobate）等电光材料。我们将深入探讨薄膜生长、沉积和刻蚀技术在制造高精度波导中的应用，例如离子交换法、光刻技术和反应离子刻蚀（RIE）。对波导几何参数（如波导宽度、埋深或脊高）如何影响有效折射率和模式特性的设计流程进行了阐述。 第三部分：波导中的非线性效应与动态特性 现代光通信和传感系统对波导的动态响应和非线性特性提出了更高的要求。本章将探讨光波导中的重要动态现象。 章节六：色散与非线性光学 本章聚焦于波导中光脉冲的演化。首先，详细分析了波导的群速度色散（GVD）和更高阶色散对光脉冲展宽的影响，并推导出光场在色散介质中传播的非线性薛定谔方程（NLSE）。随后，深入讨论了材料的克尔效应（Kerr Effect）、自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）以及受激拉曼散射（SRS）等重要非线性现象。如何利用这些效应在波导中实现孤子（Soliton）的传输和脉冲压缩是本章的实践重点。 章节七：调制与传感应用 最后，本章将理论知识应用于实际器件的设计。我们将分析波导结构在调制器（如Mach-Zehnder调制器）中的应用，讨论电光系数、半波电压和带宽的限制因素。此外，波导在传感领域的应用也被提及，例如利用波导耦合器对外部环境变化（如温度或折射率变化）的灵敏度，以及如何设计结构以优化传感性能。 本书结构严谨，理论推导详尽，并辅以大量的工程实例和案例分析，旨在为从事光电子学、光通信、集成光学以及光传感领域的科研人员和高级工程师提供一本权威且实用的参考书。

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我必须承认，这本书的语言风格是偏向于严谨的学术论述，但正是这种风格，保证了其内容的权威性和持久的参考价值。作者在介绍最新进展时，非常审慎地平衡了前沿性与可行性。例如，对于拓扑光波导和超材料波导这些热点领域，书中没有盲目追逐时尚，而是深入分析了这些新结构背后的基本物理约束和工程化挑战，让人能够冷静地评估其商业化的潜力。我尤其欣赏它在讨论波导的非互易性传输时，引入了磁光和电光效应的耦合分析，这种跨领域的知识融合，极大地拓宽了读者的视野。这本书更像是导师在与你进行一次深入的学术对话，它提出了深刻的问题，并引导你通过严密的逻辑推理去寻找答案，而不是简单地给出标准答案。对于希望构建起完整、系统化光波导知识体系的人来说，它提供的结构框架是无与伦比的，它将复杂的知识体系组织得井井有条，让人在阅读完后，能够自信地站在巨人的肩膀上审视新的研究方向。

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这是一本需要静下心来慢慢品味的著作。如果你期待的是一本速成手册，那可能要失望了，因为它要求读者投入足够的时间和精力去消化其中的每一个概念。我花了将近半年时间，才算真正吃透了这本书的前半部分。它的魅力在于其叙述的层次感和递进性，每一章都是在上一章坚实的基础上搭建起来的。举例来说，讲解光束在非均匀介质中传播的基态模时，作者不仅给出了解析解，还详细对比了有限元法和谱方法在求解此类问题时的优劣和适用范围，这种实践指导意义极强的对比分析，在其他教材中是极为罕见的。此外，书中对“弯曲损耗”的分析尤为精彩，它巧妙地结合了格林函数理论和模式展开法，揭示了弯曲结构对光场分布的深远影响。这本书的价值不在于它提供了多少现成的公式可以直接套用，而在于它培养了读者独立分析和解决光波导设计中新兴问题的能力。

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说实话，这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原本以为它会更侧重于理论推导的严谨性，但出乎意料的是，它在实际应用层面的覆盖面也相当惊人。从集成光电子学中的波导设计规范，到光纤通信系统中的色散管理，再到最新的光子集成电路（PIC）中的关键技术，作者都进行了深入浅出的阐述。我特别欣赏它对非线性光学效应在波导中表现的讨论，这部分内容在很多同类书籍中往往被一笔带过，但在这里却得到了充分的重视和详细的分析。阅读过程中，我发现自己不仅仅是在学习波导的结构，更是在理解整个光电子系统的运作哲学。作者的叙事风格非常富有启发性，他善于将复杂的物理现象用直观的类比来解释，比如用一个生动的例子来描述布里渊散射，让我立刻就把握住了其核心机制。这本书的参考文献列表也异常丰富，为我后续的深入研究指明了许多宝贵的方向。

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这本书简直是光学领域的一股清流，我拿到手的时候，就被它扎实的理论基础和清晰的逻辑结构所吸引。作者显然是这个领域的资深专家，他对光波导的物理原理剖析得入木三分，从麦克斯韦方程组的推导到实际器件的建模，每一步都循序渐进，让人茅塞顿开。特别是关于模式耦合与损耗的部分，书中不仅提供了详尽的数学推导，还结合了大量的工程实例，使得抽象的理论变得触手可及。我记得有一次，我在设计一个多模干涉耦合器时遇到了瓶颈，翻阅这本书后，作者对有效折射率法的深入探讨，彻底点亮了我的思路。它不像某些教科书那样堆砌公式，而是真正地在引导读者理解“为什么”是这样，而不是仅仅停留在“是什么”。对于初学者来说，可能需要一些微波或电磁场的基础知识作为铺垫，但对于有一定背景的研究人员和工程师来说，这本书无疑是一本不可多得的案头宝典，随时可以查阅并从中汲取灵感。它的排版设计也非常考究，图文并茂，极大地提升了阅读体验，那些复杂的剖面图和光场分布图都绘制得极为精美和准确。

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这本书给我的整体感觉是极其“工程化”和“实用主义”的。它没有沉溺于过于抽象的数学游戏，而是始终紧密围绕着如何高效、稳定地传输和操纵光信号这一核心目标。作者在讨论材料选择和制造公差对器件性能影响时，展现了深厚的行业经验。例如，对于硅基光波导中常见的硅-二氧化硅界面散射问题，书中不仅分析了其理论模型，还给出了如何通过优化刻蚀工艺来最小化这种损耗的具体建议，这对于正在进行实际器件制造的团队来说，简直是无价之宝。我过去在调试一个片上滤波器时遇到的“串扰”问题，通过回顾书中关于模式泄漏和耦合的章节，我找到了问题的根源，并成功地优化了器件布局。这本书的图示清晰度达到了一个极高的标准，每一个示意图都好像是直接从仿真软件中截取出来的，严谨而准确，极大地减少了读者在脑海中构建三维物理图像的难度。

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