本书以光的电磁理论为理论基础，以光与物质的相互作用为主线，按微纳光学的发展脉络，分别讨论光子晶体光学、等离激元光学、超构材料光学、片上导波光学四个主题。重点介绍电磁波在人工微纳结构中的耦合、传播、谐振与损耗等物理过程，并在此基础上分析光子晶体、等离激元器件、超构材料、超构表面、光波导、谐振腔等微纳器件的工作原理。
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(1) 2006-9至2011-6, 美国西北大学, 电子工程与计算机系, 博士
(2) 2003-9至2006-6, 浙江大学, 信息科学与电子工程学系, 硕士
(3) 1999-9至2003-6, 浙江大学, 信息科学与电子工程学系, 学士(1) 2015-9至现在, 华中科技大学, 光学与电子信息学院, 教授
(2) 2011-7至2015-8, 美国宾夕法尼亚大学, 材料科学与工程学系, 博士后《激光技术原理与技术》科学出版社，2017年5月，参编无
目录
第1章 绪论 1
1.1 概念与内涵 2
1.1.1 场与波 2
1.1.2 光学理论的四个发展阶段 3
1.2 主题与应用 5
第2章 电磁光学 7
2.1 光的电磁理论 8
2.1.1 自由空间中的麦克斯韦方程组 8
2.1.2 波动方程 8
2.1.3 无源材料中的麦克斯韦方程组 9
2.1.4 边界条件 10
2.1.5 电磁波的强度、功率和能量 10
2.1.6 电磁波的动量 11
2.2 介质材料中的电磁波 11
2.2.1 线性、非色散、均匀且各向同性的介质材料 12
2.2.2 非均匀、各向异性、色散或非线性的介质材料 14
2.3 单频电磁波 18
2.3.1 无源材料中的麦克斯韦方程组 18
2.3.2 强度和功率 18
2.3.3 线性、非色散、均匀且各向同性的介质材料 19
2.3.4 色散、非均匀的介质材料 19
2.3.5 标量波的基本类型 20
2.4 电磁波的基本类型 24
2.4.1 平面电磁波、偶极子波和电磁高斯光束 24
2.4.2 电磁光学与标量波动光学的联系 29
2.4.3 矢量光束 30
2.5 吸收、色散和谐振材料 31
2.5.1 吸收 31
2.5.2 色散 33
2.5.3 谐振材料 38
2.6 电磁波的散射 43
2.6.1 玻恩近似法 43
2.6.2 瑞利散射 44
2.6.3 米氏散射 48
2.6.4 电磁波在含有散射体的材料中的衰减 48
2.7 光的偏振态 50
2.7.1 偏振态的代数形式 51
2.7.2 偏振态的矩阵形式 55
2.8 界面处的反射与折射 60
2.8.1 TE偏振 62
2.8.2 TM偏振 64
2.8.3 功率反射系数与透射系数 66
第3章 光子晶体光学 69
3.1 多层介质结构光学 72
3.1.1 多层膜结构光学的矩阵理论 72
3.1.2 法布里-珀罗标准具 80
3.1.3 布拉格光栅 83
3.2 一维光子晶体 90
3.2.1 布洛赫模式 91
3.2.2 周期性介质的矩阵光学 94
3.2.3 周期性介质的傅里叶分析法 100
3.2.4 周期性介质与均匀介质的界面 103
3.3 二维与三维光子晶体 105
3.3.1 二维光子晶体 105
3.3.2 三维光子晶体 108
第4章 等离激元与超构材料 113
4.1 单负材料与双负材料 115
4.1.1 单负材料与双负材料中的电磁波 116
4.1.2 双正材料与单负材料和双负材料界面处的电磁波 119
4.2 等离激元光学 126
4.2.1 金属材料的光学特性 126
4.2.2 金属材料与介质材料的界面：表面等离极化激元 132
4.2.3 共振的金属纳米球：局域表面等离激元 134
4.2.4 光学天线 137
4.3 超构材料光学 138
4.3.1 超构材料 140
4.3.2 超构表面 145
第5章 导波光学 149
5.1 平行平面镜波导 151
5.1.1 波导模式 151
5.1.2 传播常数 152
5.1.3 场分布 153
5.1.4 模式数量 154
5.1.5 色散关系 155
5.1.6 群速度 155
5.1.7 TM模式 156
5.1.8 多模场 157
5.2 平板介质波导 158
5.2.1 波导模式 159
5.2.2 场分布 162
5.2.3 色散关系与群速度 164
5.3 二维波导 166
5.3.1 矩形镜面波导 166
5.3.2 矩形介质波导 167
5.3.3 二维波导的典型结构 168
5.3.4 材料 169
5.4 光波导之间的耦合 169
5.4.1 输入耦合器 169
5.4.2 耦合的光波导 172
5.4.3 波导阵列 176
5.5 光子晶体光波导 178
5.5.1 布拉格光栅波导的概念 178
5.5.2 布拉格光栅波导作为具有缺陷层的光子晶体 178
5.5.3 二维光子晶体波导 179
5.6 等离激元光波导 179
5.6.1 金属-绝缘体-金属波导 181
5.6.2 金属平板波导 181
5.6.3 周期性金属-介质平板阵列 182
第6章 谐振腔光学 183
6.1 平行平面镜谐振腔 185
6.1.1 谐振腔模式 185
6.1.2 离轴谐振腔模式 194
6.2 二维与三维谐振腔 195
6.2.1 二维方形谐振腔 195
6.2.2 圆形谐振腔与回音壁模式 196
6.2.3 三维方形谐振腔 97
6.3 微纳谐振腔 199
6.3.1 方形微纳谐振腔 200
6.3.2 微柱、微盘与微环芯谐振腔 201
6.3.3 微球谐振腔 201
6.3.4 光子晶体微腔 203
6.3.5 等离激元微腔：金属纳米盘与纳米球 204
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