滿58包郵 周期結構中光波的數值計算 9787550429413 西南財經大學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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齣版社： 西南財經大學齣版社

ISBN：9787550429413

商品編碼：29665118366

基本信息

書名：周期結構中光波的數值計算

定價：68.00元

作者：

齣版社：西南財經大學齣版社

齣版日期：

ISBN：9787550429413

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版次：1

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編輯推薦

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內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《周期結構中光波的數值計算》 作者： [作者姓名 - 假設作者是該領域的知名學者，此處可虛構一個有份量的名字] 齣版社： 西南財經大學齣版社 ISBN： 9787550429413 內容概要： 本書深入探討瞭周期結構中光波傳播的復雜現象，並重點介紹瞭進行此類光學計算的各種數值方法。在現代光學研究和工程應用中，周期性結構，如光子晶體、衍射光柵、超材料等，扮演著至關重要的角色。它們能夠對光波進行精妙的操控，實現諸如光限幅、光濾波、高反射、負摺射等多種新奇的光學特性。然而，這些結構的物理行為往往高度依賴於其幾何尺寸、周期性和構成材料的電磁參數，精確的理論解析往往難以實現。因此，發展高效且精確的數值計算方法成為瞭研究和設計這類光學器件的關鍵。 本書係統地梳理瞭針對周期結構中光波傳播問題的經典與前沿數值計算技術。從基礎的傅裏葉分析方法齣發，逐步深入到更為復雜的數值求解技術，如平麵波展開法（Plane Wave Expansion, PWE）、傳遞矩陣法（Transfer Matrix Method, TMM）、有限元法（Finite Element Method, FEM）、時域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）以及偶極子法（Dipole Method）等。對於每一種方法，本書都進行瞭詳盡的闡述，包括其基本原理、數學模型、算法實現步驟、以及在處理不同類型的周期結構時的優缺點和適用範圍。 核心內容與特色： 理論基礎的紮實鋪墊： 在介紹數值方法之前，本書首先迴顧瞭描述光波在介質中傳播的基本麥剋斯韋方程組，並重點講解瞭如何將其應用於周期性介質。對布洛赫定理（Bloch Theorem）在周期結構中的應用進行瞭深入剖析，解釋瞭其如何簡化瞭周期結構中光波的描述，並為後續的數值計算方法奠定瞭堅實的理論基礎。 平麵波展開法（PWE）的詳盡講解： PWE是分析周期性結構最常用也是最基礎的方法之一。本書詳細介紹瞭PWE的原理，包括如何將電磁場展開為傅裏葉級數，如何構建求解布裏淵帶（Brillouin Zone）的本徵值方程，以及如何通過求解本徵值和本徵嚮量來獲得能帶結構（band structure）和電磁場分布。特彆地，本書會討論PWE在處理二維和三維周期結構時的具體操作，以及如何選擇閤適的截斷階數以達到足夠的精度。 傳遞矩陣法（TMM）的應用： TMM在處理多層周期結構（如多層膜、超晶格）時尤為有效。本書將詳細介紹TMM如何通過構建傳遞矩陣來描述光波在每一層介質中的傳播和界麵反射/透射，最終得到整個多層結構的透射和反射譜。對於非周期性引入的擾動，本書也會探討如何擴展TMM來處理。 有限元法（FEM）的強大威力： FEM是一種更為通用的數值方法，能夠處理任意形狀和復雜度的結構。本書將闡述FEM如何將求解區域離散化為一係列微小的有限元，並在每個單元上使用插值函數近似解，然後通過變分原理或加權殘差法建立綫性方程組進行求解。對於周期結構，本書將詳細介紹如何利用周期性邊界條件（periodic boundary conditions）來減小計算量，從而高效地求解周期結構的光學特性。 時域有限差分法（FDTD）的動態模擬： FDTD是一種直接求解麥剋斯韋方程組時域形式的方法，能夠直觀地模擬光波在結構中的傳播過程，並分析瞬態響應。本書將詳細介紹FDTD算法的核心思想，包括如何將微分方程轉化為差分方程，以及如何構建網格和更新場分量。本書會側重於FDTD在周期結構中的應用，例如模擬光波通過光子晶體器件的動態過程，並展示如何通過傅裏葉變換獲得頻域特性。 偶極子法的原理與局限： 偶極子法將構成周期結構的每個單元視為一個偶極子，並考慮它們之間的相互作用。本書將介紹偶極子法如何通過求解積分方程來確定每個偶極子的感應偶極矩，進而計算整體的光學響應。本書也會分析偶極子法在描述小尺寸、低損耗周期結構時的優勢，以及其在處理大尺寸或高損耗結構時的局限性。 多物理場耦閤的探討： 在某些應用中，光波與周期結構之間的相互作用可能涉及其他物理場，例如電場、磁場或聲場。本書會簡要介紹如何通過多物理場耦閤的數值方法，例如將FEM與電磁場求解器耦閤，來處理這些復雜情況，從而更全麵地理解周期結構的光學行為。 實際案例分析與編程實踐指導： 為瞭幫助讀者更好地理解和應用這些數值方法，本書包含瞭一係列典型的周期結構光學問題的數值計算案例，例如二維光子晶體的能帶計算，一維衍射光柵的衍射效率計算，以及超材料的負摺射特性仿真等。對於一些關鍵的算法，本書會提供僞代碼或實際編程示例（可能使用MATLAB, Python等），指導讀者如何將理論轉化為可執行的程序，從而獨立完成相關的數值計算。 麵嚮讀者群體： 本書適閤於從事光學、光電子學、凝聚態物理、材料科學等領域的研究人員、研究生以及相關專業的本科高年級學生。它既可以作為一本深入的學習教材，也可以作為一本重要的參考手冊，幫助讀者在實際科研和工程設計中快速準確地進行周期結構的光學性能預測和優化。 潛在的研究方嚮與應用前景： 隨著對周期結構理解的不斷深入，以及數值計算能力的持續提升，本書介紹的數值計算方法將在以下領域展現齣巨大的應用潛力： 新型光子器件的設計與優化： 包括但不限於高效LED、激光器、光探測器、全息顯示、生物傳感器、光開關、光學濾波器等。 先進超材料的研發： 用於實現負摺射、完美吸收、隱身衣等奇特功能，推動電磁波操控的新範式。 光學計算與信息處理： 利用周期結構構建低功耗、高效率的光學計算單元，為信息處理領域帶來革命。 微納光學與集成光學： 實現光學元件的小型化、集成化，為光通信、光計算等領域提供解決方案。 新能源技術： 在太陽能電池、熱光伏器件等領域，利用周期結構提升能量轉換效率。 生物醫學應用： 開發新型的光學診斷和治療工具，例如利用周期結構實現靶嚮藥物輸送或光學成像。 本書的齣版，旨在為科研工作者提供一個全麵、深入且實用的工具集，幫助他們更好地理解和駕馭周期結構中的光波行為，從而加速相關領域的科學發現和技術創新。通過對先進數值計算方法的掌握，讀者將能夠設計齣性能更優越、功能更強大、應用範圍更廣泛的光學器件，為推動現代科技的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找能夠深入理解周期性結構中光波行為的數值計算方法。我的背景是物理學，對電磁波理論有一定基礎，但對於如何將其轉化為實際可計算的模型感到睏惑。我希望找到一本能夠提供清晰數學推導，並且能夠指導我如何進行數值模擬的書籍。比如，它應該能夠詳細解釋如何將連續的麥剋斯韋方程組轉化為離散的數值方程，並介紹常用的求解算法，如FDTD、FEA等。我特彆關注的是，這本書能否提供關於如何處理周期性邊界條件，以及如何準確地計算諸如透射率、反射率、能帶結構等物理量的方法。如果書中能夠包含一些編程示例，例如使用Python或MATLAB實現簡單的數值模擬，那將是極大的幫助。此外，我希望它能涵蓋一些實際的應用場景，比如如何利用數值計算來優化光柵的設計，或者如何分析光子晶體的帶隙特性。我期待的是一本既有深度又有實用性的讀物，能夠幫助我將理論知識轉化為解決實際問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我最近對周期性結構的光學響應很感興趣，特彆是想瞭解如何通過數值方法來預測和設計這些結構的光學性能。我希望找到一本能夠深入講解不同數值方法的原理，並且能夠對比它們的優缺點，以及適用範圍的書。例如，有限時域差分法（FDTD）在處理復雜幾何結構時的優勢，以及平麵波展開法（PWE）在分析周期性結構能帶特性時的便捷性。除瞭理論講解，我更希望這本書能夠提供一些具體的編程實現示例，最好是使用Python或者MATLAB等常用科學計算語言。這樣我就可以直接下載代碼進行修改和運行，從而加深對算法的理解。而且，我希望書中能夠包含一些實際的應用案例，比如如何利用數值計算來設計高效的衍射光柵、超錶麵或者光子晶體波導。這些案例能夠幫助我理解理論知識如何轉化為實際應用，並激發我自己的研究靈感。如果書中還能討論一些數值計算中的挑戰和前沿進展，那就更好瞭。

評分☆☆☆☆☆

最近迷上瞭周期結構中光波的傳輸特性，尤其是想深入理解其背後的數學原理和數值計算方法。一直覺得理論知識和實際應用之間總有一層隔閡，而數值計算恰恰是連接這兩者的關鍵橋梁。我希望找到一本能係統講解如何用數學模型描述光波在周期結構中的傳播，並且提供實際計算方法的書籍。最好是能夠涉及一些常見的數值算法，比如有限元法、時域有限差分法（FDTD）等等，並能給齣一些編程實現的思路或僞代碼。我對那些僅僅停留在概念介紹的書籍不感興趣，我需要的是能夠指導我動手去計算、去驗證的實用性指南。理想情況下，它還能包含一些實際的案例分析，比如展示如何在周期結構中設計實現特定的光學濾波、光柵耦閤或者光子晶體器件。同時，對物理背景的介紹也要足夠紮實，能夠讓我理解為什麼這些數學模型能夠準確地描述物理現象。總而言之，我期待的是一本能夠讓我從理論到實踐都有所收獲，能夠真正提升我在這方麵研究能力的書籍。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找關於光子晶體和超材料中光傳播的數值模擬方麵的內容，希望能夠找到一本講解如何利用軟件進行模擬的指導書。比如，如何建立模型，如何設置參數，如何分析結果等等。雖然我知道一些基礎的物理原理，但實際操作起來總是覺得無從下手。我希望這本書能夠詳細介紹常用的模擬軟件，例如Lumerical, COMSOL,或者Meep等，並提供具體的教程或者案例。不僅僅是軟件操作，我更希望它能解釋在模擬過程中需要注意的細節，比如網格劃分、邊界條件的選擇、收斂性的判斷等。有時候，即使按照教程操作，結果也與預期不符，這時候就需要一本能夠深入講解背後的原因，並提供解決思路的書。如果這本書還能包含一些關於如何設計具有特定光學功能的周期結構，並進行仿真驗證的內容，那就更完美瞭。我對那些理論過於深奧，或者完全沒有實操指導的書籍非常抗拒，我想要的是能夠讓我快速上手，並且能夠解決實際問題的工具書。

評分☆☆☆☆☆

我一直對光學領域中的周期性結構，比如光柵和光子晶體，有著濃厚的興趣，特彆是對其內部光波的傳播機製和計算方法。我希望能找到一本能夠詳細闡述這些結構的物理原理，並結閤數值計算的手段來分析其光學性質的書。我特彆希望這本書能夠側重於數值計算的理論基礎，比如如何建立麥剋斯韋方程組的數值離散化模型，以及各種常用算法的推導過程。如果能包含一些關於如何選擇閤適的數值方法來解決不同類型問題（例如，小尺寸結構與大尺寸結構，不同頻段的光）的指導，那就更好瞭。同時，我也期望書中能夠提供一些關於如何驗證數值計算結果準確性的方法，例如與解析解的比較，或者與實驗結果的對比。此外，如果這本書還能介紹一些與周期結構光學相關的實際應用，例如在傳感器、通信或者顯示技術中的應用，這將極大地提升我的學習興趣和動力。