工程師的光學衍射和模型分析

William+S.C.Chang

結合歷史上各種探索途徑，本書通過解麥克斯韋方程來進行光學分析，是唯一能使學生和一線工程師了解不同方法之間共性和差異的一本書。不同于傳統的教科書先講授基本定理，本書從深入分析平面波開始，使讀者能透徹地理解光學，不用考慮邊界條件和裝置結構；然后用麥克斯韋方程對TEM（transverse electric and magnetic）波進行剛性分析，講述了光的衍射，用高斯光束進行各種應用分析等；進而闡述了簡單的波導和光纖模型，以及一些近似方法，包括微擾技術、耦合模型分析以及高級模型分析；用這些近似法分析了導波裝置、功率分配器、調制及開關。全書貫穿了理論與實踐相結合的原則，使讀者能了解平面波、衍射和模型分析間的相互作用，學會將不同的技術應用于不同的場合，譬如成像、光譜分析、信號處理以及各種光電裝置等。

本書共8章：1. 無界介質中的光學平面波：平面波是麥克斯韋方程最簡單的嚴格解，本章進行了基本平面波分析，如反射、折射、成像、光柵等；2. 平面波的疊加及應用：在許多應用中，如防反射涂層、反射涂層、法布里-白璐共振及平面波導模型等，都用平面波疊加和多重反射所產生的干涉效應來進行有效分析；3. 標量波動方程和光的衍射：標量波動方程只適用于分析TEM光波，在TEM近似下，不用解麥克斯韋方程，用克希霍夫積分就可以計算出入射光在各種儀器中的傳播；4. 光共振和高斯光束：傳統的光學書不怎么講述激光和高斯光束。本章的前半部分講述激光分析，后半部分講述高斯光束分析；5. 光波導和光纖：講述了光纖和波導的模型，彰顯了模型分析的優越性和必要性；6. 導波的相互作用：介紹了三種分析導波相互作用的技術；7. 被動波導裝置：用于將模型從一處傳輸到另一處；將各個輸入點的光功率按比例分配到各輸出點；按波長重新定向光能或過濾光信號；提供信號延遲；8. 活性的光電子導波元件：包括開關和調制器。本書目錄的前面有書的簡介和作者簡介，目錄的后面有引言。每一章的結尾有摘要和參考書目。書的末尾有附錄和主題索引。

本書作者William S.C.Chang是美國加利福利亞大學圣地亞哥分校電氣及計算機工程系的退休教授。他曾從事微波激射器和激光的研究，導波的教學和研究。發表了200多篇論文，撰寫了數本專著。

本書的讀者對象是電氣與計算機工程系、物理系的大學生或研究生，也是一線工程師和設計人員有益的參考書。

劉克玲，退休研究員

（中國科學院過程工程研究所）