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光的电磁理论——光波的传播与控制(第二版)(研究生)

  • 作 者:石顺祥 刘继芳 孙艳玲
  • 书代号:336100
  • I S B N:978-7-5606-3069-4
  • 出版日期:2013-11
  • 印刷日期:2013-11
  • 业务分类:研究生;
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本书系统地讲授了光波传播与控制的光的电磁理论,主要采用光波电磁场的模式理论和耦合模理论讨论光波在各种介质中的传播规律。 全书共6章。 第一章讨论了光波在各向同性介质中的传播,给出了光波电磁理论的基础;第二章讨论了光波在各向异性介质中的传播;第三章主要讨论了光波在周期性介质中的传播;第四章讨论了光波在平板光波导、光纤等有限空间介质中的传播;第五章讨论了光波在非线性介质中的传播;第六章讨论了控制介质中光波传播特性的电光、声光、磁光效应的电磁理论。

本书可作为光学工程、物理电子学、光学以及物理等专业研究生“光的电磁理论”课程的教科书,也可作为其他相关专业师生及科技人员的参考书。

本书第一版于2006年10月在西安电子科技大学研究生院和中国科学院西安光学精密机械研究所研究生部的支持下,由西安电子科技大学出版社出版。该书出版后受到了国内同行的厚爱,他们对本书的定位、体系和撰写给予了充分肯定,本书已被许多高校、研究所选作为研究生“光的电磁理论”等课程的教材或参考书。

本书主要是为与光电子技术专业相关的光学工程、物理电子学、光学等专业的研究生“光的电磁理论”课程编写的专业基础课教材,是作者结合自己长期从事光电子技术专业科研和研究生教学工作的积累、根据我国光电子技术发展需求编写的。本书与目前国内高等学校相关专业通常采用的电子学的电磁场理论教材体系不同,是基于光的电磁场理论,系统地讲授光在各向同性、各同异性介质,光在无限大、有限空间介质,光在均匀、非均匀(周期性)介质,光在线性、非线性介质中的传播规律及控制光波在介质中传播特性的光学效应。 基于研究各类介质中光波传播特性的问题实际上是结合应用环境的电磁参数求解光的波动方程的边值问题,而因实际环境的复杂性,通常都需要采用近似方法,例如简正模理论、耦合模理论以及诸多的数值解法, 本书的理论研究体系采用了最基本、物理概念最明确、应用最广泛的模式理论和耦合模理论。

本书理论体系清晰,讲授光的电磁理论内容系统、条理,可改变通常光电子技术相关专业光的电磁理论教学内容散见于各专业课中的现象,使研究生获得系统的光的电磁理论知识。本书第二版的出版是适应光电子技术的发展需求,根据光电子技术相关专业研究生教学培养计划的修订,在许多同行和热心读者的支持下进行的。 本书第二版保留了第一版的基本结构,在保证本书内容基础性、先进性、系统性、论述严谨性的基础上,主要进行了以下修改和内容补充: 增加了光在各向异性介质界面上的双折射、双反射、负反射及左手材料内容; 增加了光在光子晶体、光子晶体光纤及二元光学器件中的传输内容; 增加了准相位匹配技术内容; 将光学双稳态内容移到光波传播控制一章中;

考虑到本书讲授内容的系统性,删去了光在随机介质中的传播和光波的衍射内容。作者期望本书第二版的出版,有助于推进国内研究生的光的电磁理论教学工作。作者感谢关心和帮助本书第二版修订出版的同行和读者,衷心期望并热忱欢迎专家、同行和读者提出宝贵意见。

作 者

2013年3月

激光器的发明,解决了强相干光和光频载波的产生问题,使古老的光学焕发了青春。从此,电子技术的各种基本概念(如放大与振荡,调制与解调,倍频与和、差频以及参量振荡,外差探测等)几乎都移植到了光频波段,并直接导致光子学这门新兴学科的诞生和发展,使之成为信息科学的重要基础和支柱;光和物质相互作用的新现象层出不穷,为一系列具有重要应用价值的科学技术奠定了新的物理基础,极大地推动了科学技术的发展和新兴科学技术的产生,并在国民经济、国防建设等诸方面获得了广泛的应用。

人们对于描述光与物质相互作用的过程——光在各种介质中传播的基本理论先后发展了经典理论、半经典理论和全量子理论。实际上,采用经典理论、半经典理论已经能够很好地处理目前所遇到的绝大部分光学及现代光学问题。描述光和物质相互作用的经典理论、半经典理论,均把光辐射视为经典电磁波(光频电磁波),遵从光的电磁理论。因此,对于光学、光电子技术领域的研究人员,掌握好光的电磁理论十分重要,对于光学、光电子技术专业的学生,特别是研究生,光的电磁理论应当是必须学好的基础理论。

纵观我国高校光学、光电子学、光电子技术等领域的教学和研究,光的电磁理论散见于各种专业教科书和专著中,系统反映光在各种介质中传播规律和特性的光的电磁理论基础性书籍不多。西安电子科技大学的石顺祥教授及其研究集体长期从事相关领域的科学研究和教学工作,在其长期进行的本科生、研究生教学实践的基础上,为了使学生系统掌握光的电磁理论,编写了这本《光的电磁理论——光波的传播与控制》研究生教材,这是一件很有意义的工作。这本书是半经典理论体系的光的电磁理论教科书,采用光波电磁场的模式理论和耦合模理论,分别讨论了光在各向同性和各向异性介质、无限大和有限空间介质、均匀和非均匀介质、线性和非线性介质中的传播规律,利用电磁理论处理各种光学现象贯穿始终。全书内容取舍恰当, 条理清楚,层次分明,论述严谨,符合由浅及深的认知规律,是一本特色鲜明的好书,特别适合于我国研究生教学,并可供相关专业科技人员参考使用。相信这本书的出版,将会对我国研究生的培养发挥重要作用。

石顺祥, 1965年毕业于西北军事电讯工程学院。现任西安电子科技大学教授,博士生导师,学科带头人,校教学名师,享受国家政府特殊津贴。长期以来,为研究生和本科生开设并主讲了“非线性光学”“光的电磁理论”“物理光学与应用光学”“光电子技术及其应用”等20余门课程,获陕西省优秀教学成果一等奖、二等奖各1项。主要研究领域为非线性光学与技术、光电子技术及应用、超短脉冲技术,多项研究成果达到国际先进水平,获省部级科技进步三等奖5项,国家发明专利授权8项,已在国内外刊物上发表学术论文120余篇。已出版《非线性光学》《光的电磁理论》《物理光学与应用光学》《光电子技术及其应用》《光纤技术及应用》等12部著作,获电子部优秀教材二等奖2项。 刘继芳, 教授,理学博士。现在西安电子科技大学从事非线性光学及光学信息处理等领域的教学研究工作。 相关研究成果获国防科技进步三等奖 1 项,中船重工集团科技进步三等奖 1 项,获国家发明专利授权4项。在国内刊物、学术会议发表论文 50 余篇。 先后讲授“普通物理”“激光原理与技术”“光电子技术”“傅里叶光学”“光信息处理”“概率论与数理统计”等本科生课程以及“现代光学”和“激光技术试验”等研究生课程。合作出版本科生教材《光电子技术》《光电子技术及应用》《激光原理与技术》《光纤技术及应用》和研究生教材《非线性光学》《光的电磁理论--光的传播与控制》《现代光学》等。 孙艳玲, 副教授。现在西安电子科技大学从事光电子技术及应用、非线性光学等领域的教学与科研工作。 发表论文20余篇,获国家发明专利授权6项,获省部级科技进步三等奖1项。讲授“普通物理”“力学”“概率论与数理统计”“物理光学与应用光学”“光纤技术”等课程。合作出版本科生教材《光纤技术及应用》和研究生教材《光的电磁理论--光波的传播与控制》。

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