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基本信息

书名：微波磁光理论与磁光信号处理

定价：50.00元

作者：武保剑

出版社：电子科技大学出版社

出版日期：2013-03-01

ISBN：9787564714291

字数：327000

页码：254

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书研究基于微波静磁波的磁光耦合理论及其在磁光信号处理中的应用，属于磁光学与微波光电子学的交叉领域。全书分为l0章。章绪论，概述了微波磁光学的内涵及相关基础知识。第2章至第’5章是微波静磁波对导波光的衍射理论，包括静磁波的激发与传播、倾斜偏置磁场与不均匀偏置磁场中静磁波对导波光的Bra99衍射、多层磁光薄膜波导中静磁波与导波光的耦合方程等，涉及了三种有效提高磁光Bra99衍射效率的方法。第6章至第8章将微波磁光效应引入光信息处理领域，实现微波信号的磁光处理，即磁光频谱分析、磁光相关处理、磁光脉冲调制与压缩等。第9章和0章是磁光周期波导结构(一维磁光子晶体和磁光光纤光栅)在现代光信号处理中的潜在应用特点。
　　本书适用于大专院校光学工程、凝聚态物理、磁性材料与器件等专业的研究生，也可供从事磁光器件、微波光电子、光信号处理、光纤通信等方面研究的科研人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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微波磁光理论与磁光信号处理：一本深度探索的学术专著 本书旨在为广大从事微波技术、光电子学、材料科学及相关领域研究与开发的科研人员、工程技术人员和高校师生提供一本内容详实、理论严谨、兼具前沿性和实用性的学术专著。全书系统地阐述了微波磁光效应的基本原理、理论模型，并深入探讨了其在信号处理领域的创新应用，勾勒出微波与磁光交叉学科的前沿图景。 第一部分：微波磁光效应基础理论 本部分奠定了理解后续内容所需的坚实理论基础。我们将从宏观到微观，逐步剖析微波与磁性材料相互作用的本质。 第一章：磁性材料的微波特性 1.1 磁性材料的基本概念与分类 详细介绍铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性材料的微观磁结构、交换相互作用、磁各向异性能等基本性质。 梳理不同类型磁性材料在微波频段的典型介电常数、磁导率等参数特征。 重点阐述了铁氧体、磁致伸缩材料、稀土磁体等在微波应用中的重要性及其各自的优势与局限。 1.2 磁化强度与磁场的关系 深入分析宏观磁化强度矢量与外加磁场、内部磁场之间的复杂关系，包括饱和磁化、矫顽力、剩磁等重要磁参数的物理意义。 引入磁滞回线概念，并解释其对微波信号传播的动态影响。 探讨非线性磁化效应及其在微波器件设计中的考量。 1.3 磁性材料的微波介电与磁损耗 详细分析导致微波信号在磁性材料中损耗的机制，包括电导损耗、介电损耗、共振损耗（特别是磁共振损耗）以及畴壁运动损耗等。 量化描述不同损耗机制的贡献，并给出抑制损耗的理论依据和工程建议。 讨论温度、频率、直流偏置磁场等因素对损耗的影响。 1.4 磁畴结构与微波耦合 介绍磁性材料中存在的不同类型的磁畴结构，如单畴、多畴结构。 深入分析磁畴壁运动、畴翻转等过程对微波电磁场的作用，以及微波场与磁畴的耦合机制。 重点讲解斯皮诺结构、斯格明子等新型磁结构在未来微波应用中的潜力。 第二章：微波磁光效应的物理机制 2.1 法拉第效应 详细推导法拉第旋转角与材料磁导率张量、光波频率、传播方向以及外加磁场强度的关系。 深入分析法拉第效应产生的微观机理，即圆偏振光在磁性介质中传播时，左右旋圆偏振分量受到不同磁导率的影响而产生相速度差异。 讨论影响法拉第旋转效率的因素，包括材料的磁光增益、损耗、光波长等，并给出选择和优化磁光材料的指导。 介绍正法拉第效应和负法拉第效应的物理背景。 2.2 磁致旋光效应（Cotton-Mouton效应） 解释Cotton-Mouton效应，即当磁场垂直于光传播方向且平行于磁性材料表面时，线偏振光会发生退偏振，并产生椭圆偏振。 推导Cotton-Mouton效应的理论公式，分析其与材料磁光系数、磁场强度、光传播路径的关系。 讨论Cotton-Mouton效应在磁光传感器和偏振控制器中的应用原理。 2.3 磁致光栅效应与布里渊散射 介绍由于磁性材料中磁畴变化或微波激发的磁畴壁运动，导致材料折射率周期性变化，形成磁致光栅，从而产生衍射现象。 深入讲解微波与光波在磁性材料中的相互作用，特别是声光耦合和磁光耦合在布里渊散射中的作用。 分析布里渊散射的频谱特性，以及其在测量材料磁参数和研究动力学过程中的应用。 2.4 新型微波磁光效应 介绍近年来发现和研究的新型微波磁光效应，如多层结构中的增强法拉第效应、等离激元辅助磁光效应、自旋动力学诱导的磁光效应等。 探讨这些新型效应的物理机制，以及它们为提升磁光器件性能带来的新机遇。 第三章：微波磁光器件的理论模型与设计 3.1 微波法拉第旋转器 详细介绍基于法拉第效应的微波旋转器的工作原理，包括单向性和插入损耗等关键性能指标。 分析旋转器中磁性材料的几何形状、尺寸、磁场分布对旋转特性的影响。 讲解如何通过优化设计参数，如使用匹配网络、多层介质结构等，来提高旋转器的隔离度和带宽。 3.2 微波磁光隔离器 阐述微波隔离器的基本构成和工作模式，重点分析其利用法拉第旋转效应实现信号单向传输的原理。 介绍不同类型的微波隔离器，如铁氧体隔离器、新型非互易器件等，并对比其性能特点。 讨论设计宽带、大功率微波隔离器的关键技术挑战与解决方案。 3.3 微波磁光调制器 讲解基于Cotton-Mouton效应或其他磁光效应的微波调制器设计。 分析调制深度、调制速率、插入损耗等性能参数的影响因素。 探讨如何实现高效、高带宽的微波幅度调制、相位调制。 3.4 其他微波磁光器件 介绍微波磁光移相器、开关、环行器等基于磁光效应的器件。 分析这些器件的工作原理及其在微波电路中的功能。 初步探讨了微波磁等离激元与磁光效应的结合在构建新型功能器件中的潜力。 第二部分：磁光信号处理在微波领域的应用 本部分将深入探讨如何利用磁光效应实现各种先进的微波信号处理功能，展现了磁光技术在通信、雷达、探测等领域的广阔前景。 第四章：基于法拉第效应的微波信号隔离与滤波 4.1 微波隔离器在信号传输中的应用 详细分析隔离器如何用于防止信号反射，保护前端敏感器件，提升系统稳定性。 探讨在多通道系统中，隔离器如何实现信号的通道隔离，避免串扰。 结合实际工程案例，说明隔离器在微波功放、混频器等关键模块中的作用。 4.2 磁光调制器在信号调制中的应用 阐述如何利用磁光调制器实现微波信号的幅度、相位或频率调制，为信息传输提供载波。 分析不同调制方式对信号质量、传输效率的影响。 讨论高频、宽带调制器在下一代通信系统中的应用潜力。 4.3 磁光效应与滤波技术的结合 探讨如何设计基于磁光效应的微波滤波器，实现对特定频率信号的选择性抑制或增强。 介绍可调谐微波滤波器，以及如何利用外部磁场控制滤波器的中心频率和带宽。 分析磁光滤波器在频谱监测、干扰抑制等方面的优势。 第五章：磁光信号处理在微波探测与测量中的应用 5.1 基于布里渊散射的微波功率和频率测量 深入讲解利用布里渊散射探测微波功率的原理，分析散射光强度与微波功率的关系。 探讨如何通过分析布里渊散射谱线来精确测量微波频率。 介绍这类测量方法的优势，如非接触性、高灵敏度等。 5.2 磁光效应在微波场分布测量中的应用 探讨利用磁光效应探测微波电磁场分布的技术。 分析法拉第旋转效应如何用于测量微波磁场强度和方向。 介绍Cotton-Mouton效应在探测微波电场分量中的潜在应用。 讨论这些技术在微波器件封装检测、电磁兼容性分析中的重要性。 5.3 磁光传感器在微波信号监测中的应用 介绍基于磁光效应的微波传感器，用于实时监测微波信号的参数变化，如幅度、相位、频率漂移等。 分析这类传感器的结构、灵敏度和响应速度。 探讨其在雷达系统、通信基站等场景下的监测和反馈控制应用。 第六章：先进磁光信号处理技术与发展趋势 6.1 宽带化与智能化微波磁光器件 探讨如何通过材料创新、结构优化和多物理场耦合，实现宽带化、高性能的微波磁光器件。 介绍如何引入人工智能和机器学习技术，实现微波磁光器件的自适应调节和智能控制。 6.2 微波磁光与光子集成 分析微波信号与光信号在微纳尺度上集成的可行性与挑战。 探讨将微波磁光器件与光子器件集成，构建高性能光电混合信号处理系统。 展望在光通信、光计算等领域的应用前景。 6.3 新型磁性材料在微波磁光信号处理中的探索 聚焦二维材料（如磁性石墨烯）、拓扑磁性材料、磁性超材料等前沿磁性材料在微波磁光效应方面的研究进展。 分析这些新型材料在提升器件性能、拓展功能性方面的独特优势。 探讨其在自旋电子学、量子信息等交叉领域的应用潜力。 6.4 微波磁光信号处理在未来通信、雷达系统中的展望 结合5G/6G通信、相控阵雷达、电子战等前沿应用场景，深入分析微波磁光信号处理技术所能扮演的关键角色。 展望未来高性能、低功耗、多功能化的微波磁光信号处理系统。 本书力求在理论深度和应用广度之间取得平衡，通过详实的理论推导、清晰的物理机理阐释以及前瞻性的应用展望，为读者提供一个全面了解微波磁光理论与磁光信号处理的窗口。每一章节的编写都力求逻辑严谨，内容翔实，并辅以必要的数学公式和图表，以便读者更好地理解和掌握相关知识。本书的出版，不仅是对该领域现有研究成果的系统梳理，更是对未来发展方向的积极探索。