Electromagnetic and Optical Pulse Propagation pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Oughstun, Kurt E.

出品人:

頁數:846

译者:

出版時間:2009-8

價格:$ 270.07

裝幀:

isbn號碼:9781441901484

叢書系列:

圖書標籤:

• 電磁波傳播
• 光學傳播
• 脈衝傳播
• 電磁學
• 光學
• 波導
• 光縴
• 非綫性光學
• 數值模擬
• 信號完整性

《聚焦光速：量子信息時代的光脈衝傳輸奧秘》 本書深入探討瞭光脈衝在現代科技，尤其是在量子信息科學領域中至關重要的傳輸特性。我們將從基礎的光學原理齣發，逐步揭示光脈衝的形成、演化以及它們如何在復雜媒介中傳播。 第一部分：光脈衝的基石 光學基礎迴顧： 從惠更斯原理和費馬原理齣發，迴顧經典電磁理論對光的描述，包括麥剋斯韋方程組在光傳播中的應用。介紹不同光學介質的特性，如摺射率、吸收率和色散，這些都將直接影響光脈衝的行為。 光脈衝的産生與特徵： 詳細闡述激光器作為主要光脈衝源的原理，特彆是不同類型激光器（如連續波激光器、調Q激光器、鎖模激光器）如何産生具有特定脈衝寬度、重復頻率和峰值功率的光脈衝。我們將分析光脈衝的數學模型，例如高斯脈衝、sech脈衝，並討論脈衝的頻譜寬度和時域寬度之間的關係（傅裏葉變換）。 非綫性光學入門： 引入非綫性光學效應，這是理解強光脈衝傳輸的關鍵。介紹三階非綫性效應，如剋爾效應（自聚焦、自相位調製）和拉曼散射，以及二階非綫性效應，如二次諧波産生。解釋這些效應如何改變光脈衝的波形、頻譜和傳播路徑。 第二部分：光脈衝在介質中的傳播 綫性傳播與色散： 深入研究光脈衝在不同介質中的綫性傳播。詳細分析群速度色散（GVD）和模式色散（MOD）的影響，解釋它們如何導緻光脈衝展寬和畸變。介紹補償色散的技術，如色散補償光縴（DCF）和光柵對。 非綫性傳播動力學： 重點研究強光脈衝在非綫性介質中的傳播。 自相位調製 (SPM)： 詳細闡述SPM如何引起光脈衝頻譜的展寬，並可能導緻超短脈衝的産生。 交叉相位調製 (XPM)： 分析多束光在共享介質中傳播時，一束光如何影響另一束光的相位。 自陡波 (SS)： 解釋自陡波現象，即光脈衝前沿的快速上升，以及它在超快現象研究中的應用。 孤子脈衝： 深入研究在色散和非綫性效應相互作用下産生的穩定傳播的孤子。分析其形成條件、類型（如時間孤子、空間孤子）以及在光通信和光計算中的潛力。 受激拉曼散射 (SRS) 和受激布裏淵散射 (SBS)： 探討高強度光脈衝引起的受激散射過程，以及它們對光脈衝傳輸的增益和損耗效應。 光縴中的脈衝傳播： 專門討論光脈衝在光縴通信係統中傳播的挑戰和機遇。分析標準單模光縴（SMF）的色散特性，以及如何利用新型光縴（如零色散位移光縴、摻鉺光縴）來優化脈衝傳輸。介紹光縴放大器（如EDFA）在補償光縴損耗中的作用。 其他傳播介質： 簡要探討光脈衝在空氣、晶體等其他介質中的傳播特性，以及相關的應用，如大氣激光通信和非綫性光學器件。 第三部分：先進的光脈衝傳輸技術與應用 超短脈衝的産生與操控： 探索産生更短、更強光脈衝的技術，如阿秒脈衝的生成。研究如何通過高次諧波産生（HHG）等過程來獲得極紫外和X射綫波段的超短脈衝。 量子信息與光脈衝： 強調光脈衝在量子信息科學中的核心作用。 量子密鑰分發 (QKD)： 解釋如何利用光脈衝的量子態（如偏振、相位）來實現安全通信。 量子計算： 討論光子作為量子比特的潛力，以及如何使用光脈衝來操縱和糾纏量子比特。 量子存儲： 探索利用光脈衝與原子係綜或固態量子存儲器相互作用，實現量子信息的存儲和讀取。 高分辨率成像與傳感： 介紹光脈衝在光相乾斷層掃描（OCT）、非綫性顯微鏡等高分辨率成像技術中的應用。分析光脈衝在光縴傳感、激光雷達（LiDAR）等精密測量領域的價值。 光通信的未來： 展望光脈衝傳輸在下一代光通信網絡中的發展，包括光時分復用（OTDM）和其在高帶寬數據傳輸中的潛力，以及未來光網絡可能麵臨的挑戰。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解光脈衝作為信息載體和能量傳遞工具的深刻內涵，以及它們如何在不斷發展的科技前沿扮演關鍵角色。

评分☆☆☆☆☆

這本書的章節組織結構顯得有些陳舊和綫性化。從基礎的波數矢量、波包展開開始，一路綫性推進到各種特定介質中的解析解。然而，現代光學脈衝傳播的研究熱點，例如拓撲光子學中的束流（beam）傳播特性，或者利用超材料（metamaterials）實現負摺射率下的脈衝操控等前沿概念，在書中幾乎找不到深入的討論。即便是對於已有的經典概念，比如菲涅爾衍射，書中也僅僅停留在遠場近似的經典描述上，對於如何將超短脈衝的頻率依賴性納入衍射模型中進行精確校正，處理得較為保守。給讀者的感覺是，這本書的知識體係定格在瞭大約二十年前的巔峰狀態，它完美地總結瞭那個時代的理論成果，但對於過去十年間實驗和理論的重大突破，似乎缺乏必要的包容和更新。如果你想瞭解當前電磁脈衝領域最熱門的研究方嚮和最新的實驗成果，這本書提供的指引作用非常有限。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當樸素，那種經典的理工科教材風格，字體清晰但缺乏活力。我抱著“希望瞭解電磁波和光脈衝在復雜介質中傳播機理”的初衷翻開瞭第一章。然而，這本書的開篇就陷入瞭大量的麥剋斯韋方程組的張量形式推導，讓人感覺像是在做一場無休止的數學證明練習。作者似乎對“物理圖像”的直觀呈現不太感興趣，而是直接跳入瞭理論的深水區。例如，在討論色散關係時，書中充斥著復雜的本徵模和耦閤係數，如果讀者不是科班齣身，或是近幾年沒有接觸過相關內容，光是理解符號的含義可能就要花費數倍的時間。我期待能看到一些清晰的圖示來解釋能量流如何被摺射、反射或吸收，但書中充斥的主要是二維的數學麯綫圖，它們雖然精確，卻失去瞭物理世界的韻味。對於希望通過這本書建立起對脈衝傳播清晰宏觀概念的初學者來說，這無疑是一道難以逾越的知識壁壘。它更像是一本給專業研究人員查閱特定公式的工具書，而不是一本適閤引導學習的入門教材。我甚至覺得，很多推導過程的細節被過度簡化瞭，仿佛作者默認讀者已經掌握瞭背景知識，使得那些關鍵的物理轉摺點顯得有些突兀和晦澀。

评分☆☆☆☆☆

從排版和索引來看，這本書的校對工作顯然沒有達到應有的水準。我發現好幾個關鍵公式的上下標似乎存在印刷錯誤，盡管這些錯誤在上下文的語境下可以大緻推斷齣正確的含義，但這無疑極大地乾擾瞭閱讀的流暢性，迫使我不得不頻繁地停下來，對照其他參考資料來確認作者的本意。更令人費解的是，書後的術語索引非常簡略，許多在正文中被反復強調的核心概念，比如“群速度色散參數”或者“Poynting矢量隨時間演化”，在索引中找不到直接的對應詞條，這使得我無法快速定位到書中關於某個特定主題的所有相關討論。對於一本厚重的專業參考書而言，便捷的檢索能力至關重要。這本書在這一點上的疏忽，極大地削弱瞭它作為一本工具書的實用價值，讓我在需要快速查閱某個復雜錶達式的推導過程時，不得不采取費力地逐章翻閱的方式來尋找綫索，閱讀體驗因此大打摺扣。

评分☆☆☆☆☆

我注意到這本書在處理邊界條件和材料異構性時的處理方式非常僵硬。當涉及到實際工程問題，比如電磁波穿過多層薄膜結構或者在具有粗糙錶麵的介質中傳播時，許多現代數值方法（如FDTD或FEM）的實際應用技巧和陷阱，這本書幾乎沒有涉及。它似乎停留在解析解可以求解的理想化模型上。例如，書中花瞭大量篇幅來推導在均勻各嚮異性介質中脈衝的慢度（slowing factor），但當涉及到實際晶體缺陷或隨機漲落對脈衝展寬的影響時，描述變得非常模糊，僅僅拋齣瞭一個高階的擾動理論框架，然後就迅速轉嚮瞭其他話題。這讓習慣瞭使用現代計算工具進行電磁場仿真的工程師感到有些力不從心。這本書似乎更偏愛於“精確”而非“實用”。它在理論層麵上構建瞭一個非常堅固的理論基石，但這個基石似乎是為一座想象中的完美建築設計的，而不是用來應對我們現實世界中充滿不確定性和復雜性的實際挑戰。

评分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格異常乾燥，完全是一種純粹的、不帶任何情感色彩的科學陳述。我嘗試去尋找一些曆史背景或者應用場景的介紹，希望能將抽象的數學模型與現實世界聯係起來，但這些內容幾乎被壓縮到瞭腳注的角落，甚至有些章節完全沒有提及。讀到關於非綫性效應的那一部分時，我特彆希望能看到一個關於飛秒激光在光縴中自相位調製（SPM）的實際案例分析，哪怕隻是一個簡化的數值模擬結果也好。但這本書給齣的處理方式是直接引入瞭剋羅尼格-剋朗尼格關係（Kramers-Kronig relations）的推廣形式，並圍繞著慢光和超快光學的基本假設進行瞭一係列封閉的解析解的討論。這種做法的優點是理論的嚴謹性無可挑剔，但代價是讀者很容易迷失在無窮無盡的代數操作中，忘記瞭我們到底在討論什麼物理現象。它更像是一份為博士生準備的期末考試復習資料，要求讀者不僅要理解公式，還要能精確迴憶起每一步推導的假設前提。對於那些需要通過案例來鞏固理論理解的讀者來說，這本書的教學體驗是相當匱乏的。

評分☆☆☆☆☆

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