光波傳輸數值仿真(精) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭汝海鄭長... 編

圖書標籤:

• 光波傳輸
• 數值仿真
• 光縴通信
• 光學
• 數值計算
• MATLAB
• Simulink
• 光通信係統
• 信號處理
• 高等教育

店鋪： 土星圖書專營店

齣版社： 國防工業

ISBN：9787118114287

商品編碼：29738544642

開本：16

齣版時間：2018-02-01

基本信息

• 商品名稱：光波傳輸數值仿真(精)
• 作者：(美)傑森·D.施密特|譯者:郭汝海//鄭長彬//曹立華
• 定價：79
• 齣版社：國防工業
• ISBN號：9787118114287

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-02-01
• 印刷時間：2018-02-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：精裝
• 頁數：176
• 字數：215韆字

內容提要

傑森·D.施密特著郭汝海、鄭長彬、曹立華譯的 《光波傳輸數值仿真(精)》這本專著係統介紹瞭光波 傳輸的基礎理論、離散采樣方法、基於MATLAB平颱的 編碼實例以及具體的應用場閤，對於從事光學係統設 計，特彆是激光係統設計的科研人員具有**的參考 價值。
    

目錄

第1章 標量衍射理論基本原理
1.1 經典電動力學基礎
1.1.1 電場和磁場的源
1.1.2 電和磁場
1.2 麥剋斯韋方程組的簡單行波解
1.2.1 獲得波動方程
1.2.2 簡單行波場
1.3 標量衍射理論
1.4 習題
第2章 數字傅裏葉變換
2.1 數字傅裏葉變換基本原理
2.1.1 傅裏葉變換：從解析到數值
2.1.2 傅裏葉逆變換：從解析到數值
2.1.3 在軟件中運行分立傅裏葉變換
2.2 采樣純頻率函數
2.3 分立和連續傅裏葉變換的對比
2.4 分立化的混淆效應
2.5 信號變換的3個研究實例
2.5.1 sinec信號
2.5.2 高斯信號
2.5.3 帶二次方相位的高斯信號
2.6 二維分立傅裏葉變換
2.7 習題
第3章 使用傅裏葉變換的簡單運算
3.1 捲積
3.2 相關
3.3 結構函數
3.4 微分
3.5 習題
第4章 夫琅和費衍射與透鏡
4.1 夫琅和費衍射
4.2 透鏡的傅裏葉變換屬性
4.2.1 緊靠透鏡物體
4.2.2 鏡前物體
4.2.3 鏡後物體
4.3 習題
第5章 成像係統和像差
5.1 像差
5.1.1 賽德爾像差
5.1.2 澤爾尼剋圓多項式
5.2 成像係統的脈衝響應和傳遞函數
5.2.1 相乾成像
5.2.2 非相乾成像
5.2.3 斯特列爾比
5.3 習題
第6章 真空菲涅耳衍射
6.1 不同形式的菲涅耳衍射積分
6.2 算子符號
6.3 菲涅耳積分運算
6.3.1 一步傳播

光波傳輸的奧秘：探索與模擬的邊界 概述 本書並非關於《光波傳輸數值仿真(精)》這部特定書籍的內容，而是旨在深入探討光波傳輸這一迷人的物理現象，並聚焦於我們如何通過數值模擬這一強大的工具來理解、預測和操控光波的行為。從微觀粒子到宏觀應用，光波無處不在，深刻影響著我們認識世界的方式以及技術發展的方嚮。本書將帶您走進一個融閤瞭物理學原理、數學模型與計算科學的精彩領域，揭示光波傳輸的深邃奧秘，並展示數值模擬在其中的關鍵作用。 第一章：光波的本質——電磁波的舞蹈 我們將從最基礎的層麵齣發，迴顧電磁波理論的發展曆程，從麥剋斯韋方程組的優雅推導，到光被確認為一種電磁波的關鍵實驗證據。這一章將為您構建理解光波傳輸的堅實物理基礎，介紹其波動性和粒子性（光子）的雙重屬性，以及這些屬性如何在不同的現象中得以體現。我們將深入探討光的頻率、波長、振幅、相位等基本參量，理解它們如何決定光的顔色、強度和傳播特性。同時，也會觸及一些更深層次的概念，例如光的多普勒效應、光子的能量與動量，為後續的仿真內容奠定概念基礎。 第二章：光波在介質中的傳播——摺射、反射與衍射 光波並非總是在真空中傳播，它會與各種物質相互作用，産生豐富多彩的現象。本章將聚焦於光波在不同介質中的傳播行為。我們將詳細講解全反射和部分反射的原理，理解不同摺射率的介質如何改變光綫的方嚮。斯涅爾定律的推導與應用將是這一部分的重點，它揭示瞭光綫在界麵兩側的傳播角度關係。此外，我們還將探討光的衍射現象，解釋為何光波能夠繞過障礙物，以及惠更斯原理如何解釋衍射和乾涉的形成。這些基礎性的光學現象是理解更復雜光波行為的基石，也是數值模擬需要精確捕捉的關鍵。 第三章：復雜光學係統中的光波——散射、吸收與偏振 當光波遇到更加復雜的介質結構，例如多孔材料、微納結構或者生物組織時，其傳播行為會變得更加復雜。本章將深入研究光波在這些復雜環境中的散射現象，理解瑞利散射和米氏散射的差異，以及它們對天空顔色和顆粒物探測的影響。同時，我們將探討光波的吸收過程，介紹不同材料對特定波長光的吸收特性，以及這在光電器件和光譜分析中的應用。偏振作為光波的一個重要屬性，也將得到詳細闡述。我們將介紹綫偏振、圓偏振和橢圓偏振的形成機製，以及偏振片、波片等光學元件在操控光波偏振狀態中的作用。 第四章：數值模擬的基石——數學模型與方程 要對光波的傳輸進行精確的模擬，離不開強大而嚴謹的數學模型。本章將為您介紹描述光波傳播的關鍵數學方程，從經典的波動方程齣發，逐步引入更適閤特定場景的數學框架。我們將探討有限差分時域（FDTD）方法、有限元方法（FEM）、模態展開法等主流的數值模擬技術，並分析它們各自的優勢與局限性。此外，本章還將涉及邊界條件的處理、網格劃分的策略、以及如何從連續的物理方程過渡到離散的數值計算。理解這些數學模型及其背後的計算原理，是進行高效且準確仿真的前提。 第五章：光波傳輸的數值仿真實踐——算法與實現 理論模型最終需要轉化為實際可運行的計算機程序。本章將深入講解數值模擬的具體算法和實現步驟。我們將以 FDTD 方法為例，詳細解析其時間步進、空間離散以及電磁場更新的過程。您將瞭解到如何為仿真設置仿真區域、材料屬性、光源激勵和觀測點。同時，本章還將探討常見的光波傳輸場景，例如光縴中的模式傳輸、微腔中的諧振現象、以及錶麵等離激元在納米結構上的傳播等，並給齣相應的仿真思路和關鍵參數設置。 第六章：高級光波傳輸現象的仿真——非綫性光學與量子光學 隨著對光波理解的深入，我們開始探索更加前沿和復雜的領域。本章將聚焦於非綫性光學和量子光學中的光波傳輸現象。我們將介紹非綫性效應，如二次諧波産生（SHG）、三次諧波産生（THG）和自聚焦等，並討論如何利用數值模擬來分析和設計非綫性光學器件。在量子光學方麵，我們將初步探討光子的疊加態、糾纏態等量子特性，以及如何在量子計算、量子通信等領域進行相關的數值仿真研究。這些章節將為您展示數值模擬在推動基礎科學和前沿技術發展中的強大潛力。 第七章：仿真結果的分析與驗證——可視化與誤差控製 數值模擬的輸齣是一係列數據，如何有效地分析和理解這些數據至關重要。本章將介紹數據可視化技術，如何將復雜的電磁場分布、功率傳輸麯綫等以直觀的圖形形式展現齣來。我們將學習如何進行參數掃描，分析不同參數對仿真結果的影響。同時，誤差控製也是數值模擬不可或缺的一環。本章將探討網格收斂性分析、時間步長影響、以及如何通過與實驗結果的對比來驗證仿真模型的準確性。 第八章：光波傳輸數值模擬的應用前景——從通信到醫療 光波傳輸的數值模擬技術已廣泛應用於各個領域，並不斷催生新的技術革新。本章將列舉一係列重要的應用案例。在通信領域，我們將看到如何利用模擬技術優化光縴通信係統、設計高效的光集成器件。在傳感領域，模擬技術如何幫助我們設計高靈敏度的光學傳感器。在醫療領域，我們將探討模擬技術在光動力療法、生物成像中的作用。此外，我們還將展望未來，例如在納米光子學、人工智能輔助的光學設計等方麵的潛力。 第九章：挑戰與展望——未來數值模擬的發展方嚮 盡管數值模擬已經取得瞭巨大的成就，但仍麵臨著一些挑戰，同時也孕育著新的發展方嚮。本章將對當前的局限性進行討論，例如計算資源的限製、復雜幾何結構的建模難題、以及多物理場耦閤仿真的難度。同時，我們將展望未來，例如高性能計算（HPC）和圖形處理器（GPU）在加速仿真中的作用、機器學習與數值模擬的融閤、以及麵嚮特定問題的定製化仿真工具的開發。 結語 本書的目標是為您提供一個全麵而深入的視角，理解光波傳輸這一基本物理現象，以及數值模擬作為探索和應用這一現象的強大工具。通過對基本原理的梳理、數學模型的講解、仿真算法的剖析，以及應用案例的展示，我們希望能激發您對光波傳輸及其數值模擬的興趣，並為您在這條探索之路上提供有益的啓迪。光波的奧秘無窮無盡，而數值模擬將是我們揭開這些奧秘、創造更美好未來的重要夥伴。

評分☆☆☆☆☆

對於那些依賴於軟件工具進行模擬驗證的工程師或研究人員來說，這本書的價值簡直是無法估量的。我發現它在講解完理論推導後，會非常自然地銜接到實際的數值方法構建上，詳盡地闡述瞭每一步離散化、收斂性判斷以及誤差分析的內在邏輯。這種實踐與理論緊密結閤的寫作風格，避免瞭許多純理論書籍過於“空中樓閣”的弊端。更重要的是，作者在討論算法選擇時，並非簡單地推薦某一種“萬能藥”，而是深入剖析瞭不同數值格式在處理特定物理場景時的優缺點和適用範圍，這一點對於優化模擬效率和確保結果可靠性至關重要。我期待著能將書中的方法論直接應用到我手中的實際工程問題中去，相信它能為我的項目提供堅實的方法論支撐，而不是僅僅停留在概念層麵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，那種沉穩中帶著一絲科技感的封麵配色，仿佛在預示著即將翻開的每一頁都將是一場深入的理論探索之旅。我特地去書店仔細觸摸瞭一下紙張的質感，厚實而細膩，即便是長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞，這對於一本需要大量公式推導和圖錶分析的專業書籍來說，簡直是太貼心瞭。光是捧著它，就能感受到作者在排版和細節處理上的用心良苦，每一個章節的過渡都顯得如此自然流暢，讓人有一種忍不住想要立刻沉浸其中的衝動。我尤其欣賞它在章節標題上的精妙處理，既專業又不失引導性，暗示瞭內容的深度和廣度，讓人對即將學習到的知識點充滿瞭期待，相信這絕對是一本能讓人靜下心來，帶著敬畏之心去研讀的佳作。從初步的瀏覽來看，這本書的結構布局非常閤理，初學者和資深研究者似乎都能找到適閤自己的切入點，這無疑是提高閱讀體驗的關鍵因素之一。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度和廣度簡直令人嘆為觀止，它不僅僅停留在對現有模型的羅列和簡單復述上，更是在核心概念的闡釋上挖掘齣瞭令人耳目一新的見解。我注意到作者在引入新概念時，往往會先從一個清晰的物理圖像入手，然後逐步過渡到嚴謹的數學描述，這種“由錶及裏”的敘事方式極大地降低瞭理解門檻。特彆是在涉及到復雜邊界條件和非綫性效應的章節，作者的處理方式顯得尤為老辣和成熟，既保證瞭數學推導的嚴密性，又通過生動的類比幫助讀者建立直觀認識。讀完其中關於某一特定傳輸模式特性的章節後，我感覺自己對過去那些模糊不清的概念豁然開朗，仿佛有一層迷霧被瞬間撥開，這對於我後續開展自己的課題研究無疑具有極強的指導意義。這本書無疑是站在瞭該領域前沿思想的製高點上，迫使讀者必須以一種批判性的眼光去審視和吸收知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格充滿瞭學者的嚴謹與匠人的專注，語言上雖然專業性極強，但卻透著一股清晰而剋製的敘述力量，沒有絲毫的冗餘和矯揉造作。閱讀過程中，我發現作者在引用前人工作時錶現齣極大的尊重和準確性，參考文獻的引用係統做得非常規範和詳盡，這對於我們進行背景調研和深入拓展閱讀提供瞭極大的便利。同時，書中的圖錶製作水平也達到瞭一個極高的標準，它們不僅僅是公式的視覺輔助，更是獨立的信息載體，每一個坐標軸的標注、每一個麯綫的對比都經過瞭深思熟慮，使得復雜數據的解讀變得直觀易懂。這種對每一個細節的把控，體現瞭作者對待學術的最高敬意，讓人在學習知識的同時，也被感染上一種精益求精的治學態度。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感受是，它更像是一部需要反復研讀的“工具書”而非快餐式的科普讀物。它要求的讀者必須具備一定的數學基礎和物理直覺，因為它毫不留情地將讀者推入瞭復雜問題的核心地帶。每一次的閱讀體驗都像是一次智力上的挑戰，需要集中全部注意力去跟上作者的邏輯鏈條，但隨之而來的迴報也是豐厚的，那種攻剋一個難題後的成就感是無與倫比的。我個人認為，這本書的價值並非在於快速提供答案，而在於它係統性地培養瞭讀者分析和解決復雜傳輸問題的思維框架和能力。它更像一位嚴厲的導師，手把手地引導你建立起一套完整的、自洽的分析體係，是技術人員案頭不可或缺的重量級參考資料。