光子晶体一一控制光流 Photonic Crystals Molding the Flow of Light (Second Edition)

Description

本书为光子晶体领域的经典教科书。第 l 章对全书进行了综述。第 2 章描述了混合介质系统的宏观电磁理论，证明描述磁场的方程是哈密顿方 程。基于此事实，第 3 章对磁场行为做出了描述。第4-6 章分别研究了一 维、二维、三维光子晶体的电磁特性，阐述了光子带隙的物理起源，以及 与之相关的电磁现象。第 7-9 章研究了一维周期介质波导、二维光子晶体 板和光子晶体光纤。第 10 章阐述了时间藕合模式理论，以及与之相关的应 用设计，还描述了光子晶体中的光学现象，如折射、衍射等。本书附录部 分可以帮助读者了解相关基础知识。 本书主要用于光学工程、微波通信领域，可供本科生、研究生以及相 关研究人员阅读和参考。 目录 第1章简介 1.1控制材料的属性 1.2光子晶体 1.3本书大纲 第2章混合介质中的电磁理论 2.1宏观的麦克斯韦方程组 2.2将电磁学看成一个本征值问题 2.3谐波模的一般特性 2.4电磁能量和变分原理 2.5磁场和电场 2.6微扰的作用 2.7麦克斯韦方程组的比例缩放特点 2.8频率的离散与连续性 2.9电动力学与量子力学的比较 2.10深入阅读 第3章对称性与固体电磁学 3.1利用对称性来分类电磁场模式 3.2连续平移对称 3.3离散平移对称性 3.4光子带结构 3.5旋转对称和不可约布里渊区 3.6镜像对称与模式的分离 3.7时间反演对称 3.8布洛赫波的传播速度 3.9电动力学与量子力学的再一次比较 3.10深入阅读 第4章多层膜：一维光子晶体 4.1多层膜 4.2光子带隙的物理起源 4.3带隙的大小 4.4光子带隙中的倏逝模 4.5离轴传播 4.6缺陷与局域模 4.7表面态 4.8全向多层膜反射镜 4.9深入阅读 第5章二维光子晶体 5.1二维布洛赫态 5.2介质柱四方晶格 5.3介质网格四方晶格 5.4任意偏振的完全带隙 5.5面外传播 5.6点缺陷与光的局域 5.7线缺陷与波导 5.8表面态 5.9深入阅读 第6章三维光子晶体 6.1三维晶格 6.2拥有完全带隙的光子晶体 6.3一个点缺陷内的局域模 6.4线缺陷中的局域 6.5表面的局域 6.6深入阅读 第7章周期介质波导 7.1概述 7.2一个二维模型 7.3三维周期介质波导 7.4对称和极化 7.5周期介质波导中的点缺陷 7.6有损腔的品质因子 7.7深入阅读 第8章光子晶体板 8.1柱板和孔板 8.2极化和板厚 8.3板中的线缺陷 8.4板内的点缺陷 8.5不完全带隙高Q的机制 8.6深入阅读 第9章光子晶体光纤 9.1约束机制 9.2折射率引导光子晶体光纤 9.3带隙引导多孔光纤 9.4布拉格光纤 9.5空心芯光纤的损耗 9.6深入阅读 第10章光子晶体的应用设计 10.1概述 10.2镜子、波导和谐振腔 10.3窄带滤波器 10.4时间耦合模式理论 10.5弯曲波导 10.6波导分路器 10.7有损三维滤波器 10.8谐振吸收和辐射 10.9非线性滤波器和双稳态 10.10一些其他问题 10.11反射、折射和衍射 10.12深入阅读 10.13后记 附录A与量子力学的比较 附录B倒易晶格与布里渊区 B.1倒易晶格 B.2构造倒易晶格 B.3布里渊区 B.4二维晶格 B.5三维晶格 B.6米勒指数 附录C带隙图集 C.1二维带隙导图 C.2三维带隙 附录D计算光子学 D.1概述 D.2频域本征问题 D.3频域响应 D.4时域仿真 D.5一个平面波本征求解器 D.6进一步阅读和开源软件 参考文献 索引