微波磁光理论与磁光信号处理 9787564714291 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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武保剑 著

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出版社： 电子科技大学出版社

ISBN：9787564714291

商品编码：29689807691

包装：平装

出版时间：2013-03-01

基本信息

书名:微波磁光理论与磁光信号处理

定价：50.00元

售价：34.0元,便宜16.0元,折扣68

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

内容提要

　　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

作者介绍

文摘

序言

书名：微波磁光理论与磁光信号处理 ISBN：9787564714291 内容简介 本书系统地阐述了微波磁光效应的基本理论，并在此基础上深入探讨了磁光信号处理的关键技术与应用。全书结构严谨，内容翔实，既涵盖了微波磁光领域的基础概念和核心原理，又紧密结合了当前磁光信号处理的前沿进展和实际需求，力求为读者提供一个全面、深入的学习平台。 第一部分：微波磁光理论基础 本部分是全书的基石，旨在为读者建立起扎实的微波磁光理论体系。 第一章 磁性材料的微波特性 1.1 磁性材料的微观结构与磁畴理论 深入剖析铁磁性、亚铁磁性等不同磁性材料的微观构成，包括晶体结构、磁矩的来源（电子轨道和自旋角动量）以及这些磁矩如何相互作用形成宏观磁性。 详细介绍磁畴的概念，包括畴壁的结构、移动以及磁畴壁运动对材料宏观磁性能的影响。 阐述磁畴壁的钉扎、退磁场等对磁化过程的制约作用，以及退火、应力等外部因素如何影响磁畴结构和磁化强度。 介绍不同温度下磁性材料的磁畴演变，包括居里温度的概念及其对磁性的影响。 1.2 磁各向异性与磁致伸缩 深入研究磁晶各向异性，解释其来源于电子轨道与晶格相互作用的相对论效应，并给出不同晶体结构下磁各向异性的表现形式。 探讨形状各向异性，阐述其由材料的几何形状引起的退磁场差异所导致。 分析磁致伸缩现象，即磁化强度变化引起材料尺寸变化的物理机制，以及其对磁性能的影响，例如磁致伸缩补偿效应。 介绍各种类型磁致伸缩材料及其应用，如镍基合金、钐钴磁体等。 1.3 铁氧体的微波磁损耗机制 详细解析铁氧体在微波频率下的主要损耗机制，包括磁滞损耗、畴壁运动损耗、导电损耗、共振损耗（史都华-华尔德共振和散域共振）。 针对每种损耗机制，分析其产生原因、影响因素（如磁场强度、频率、材料微观结构、温度等）以及抑制方法。 介绍不同类型铁氧体（如镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、钇铁石榴石等）在微波损耗方面的特点与差异。 讨论如何通过材料设计与制备工艺优化来降低微波损耗，提高器件性能。 1.4 铁磁共振（FMR）现象 深入阐述铁磁共振的物理本质，即在外加磁场作用下，磁化强度的集体振荡与微波电磁场发生能量耦合的现象。 详细推导铁磁共振的磁场条件和频率条件，介绍泡利方程及其在描述磁共振过程中的应用。 分析铁磁共振谱线的线宽，解释其与材料内部的弛豫过程（自旋-晶格弛豫、自旋-自旋弛豫）以及材料缺陷、不均匀性等因素的关系。 介绍不同类型的铁磁共振，如均匀场共振、非均匀场共振、横向共振等，并分析其各自的特点和应用。 1.5 铁氧体的法拉第旋转效应 深入剖析法拉第旋转效应的物理机理，即在轴向磁场作用下，圆偏振光在磁性介质中传播时，其偏振面发生旋转的现象。 详细推导法拉第旋转角与材料磁导率、磁化强度、介质厚度以及微波频率之间的关系。 介绍法拉第效应的频散特性，以及如何利用这一特性实现微波信号的频率选择性操控。 讨论影响法拉第旋转效率的关键因素，如材料的磁光系数、磁畴结构、温度等，并提出优化策略。 1.6 磁致伸缩在微波激励下的耦合机制 探讨磁致伸缩在微波激励下的响应，即微波磁场引起的磁化强度变化通过磁致伸缩效应导致材料形变，进而影响材料的介电常数、磁导率等宏观参数。 分析微波磁致伸缩耦合的物理过程，包括磁畴壁运动、磁致伸缩系数等关键参数的作用。 介绍如何利用这种耦合机制实现微波信号的调控，例如微波振动与磁场之间的相互作用。 第二部分：磁光信号处理原理与器件 本部分将理论与实践相结合，重点介绍利用微波磁光效应实现的信号处理技术和关键器件。 第二章 微波磁光调制器 2.1 法拉第旋转调制器 详细介绍基于法拉第旋转效应的微波调制器的工作原理，包括如何利用外加音频或低频信号改变偏振片的旋转角，从而调制微波信号的幅度或相位。 分析不同类型法拉第调制器的结构设计，例如使用单通或双通光路、选择不同材料和磁场激励方式。 讨论调制深度、线性度、插入损耗等关键性能参数，并提出优化设计以提高调制性能的方案。 介绍法拉第旋转调制器在光纤通信、雷达信号处理等领域的应用实例。 2.2 磁致伸缩调制器 阐述基于磁致伸缩效应的微波调制器的工作原理，即利用微波信号驱动磁致伸缩材料产生形变，进而改变其介电常数或磁导率，从而实现对另一路微波信号的幅度或相位调制。 分析不同材料（如Terfenol-D、Fe-Ga合金）的磁致伸缩特性及其对调制性能的影响。 讨论磁致伸缩调制器的结构设计，包括如何高效地将微波能量耦合到磁致伸缩材料，以及如何将调制后的信号导出。 研究调制器的响应速度、功率损耗、线性度等关键性能指标，并探讨提高其性能的途径。 介绍磁致伸缩调制器在微波滤波、幅度控制等方面的应用。 2.3 磁畴壁运动调制器 深入研究利用磁畴壁运动实现微波信号调制的原理，即通过控制外加磁场来驱动磁畴壁的移动，从而改变材料的微波介电常数或磁导率，达到调制信号的目的。 分析不同材料的磁畴壁迁移率对其调制性能的影响，以及如何通过材料选择和结构设计来优化磁畴壁的移动控制。 介绍基于磁畴壁运动的调制器结构，例如纳米磁结构器件，以及其工作机制。 讨论该类调制器的响应速度、工作频率范围、功耗等关键技术指标。 展望其在未来高速、低功耗微波信号处理中的应用潜力。 第三章 微波磁光滤波器 3.1 基于法拉第旋转的频率选择性滤波器 详细阐述如何利用法拉第旋转效应的频率依赖性来设计微波滤波器。 分析不同材料、不同磁场配置下的法拉第旋转特性，以及如何通过精确控制这些参数来选择特定的频率。 介绍滤波器的结构设计，例如利用法拉第旋转器和偏振片组合实现带通或带阻滤波。 讨论滤波器的通带宽度、阻带衰减、插入损耗、谐振频率等关键性能参数，并给出优化设计方法。 3.2 基于磁致伸缩的调谐滤波器 探讨利用磁致伸缩材料的形变引起介电常数或磁导率变化的特点，实现微波滤波器的频率调谐。 分析不同励磁方式（如外加微波信号、直流偏置场）如何影响磁致伸缩材料的形变，进而调谐滤波器的中心频率。 介绍调谐滤波器的结构设计，例如采用共振腔或传输线结构，并将磁致伸缩材料集成其中。 研究调谐范围、调谐速度、调谐线性度、Q值等性能指标，以及如何实现高精度、宽范围的频率调谐。 介绍其在软件无线电、频谱监测等领域的应用。 3.3 基于铁氧体共振的微波滤波器 深入分析铁氧体材料在微波频率下的磁共振现象，并解释如何利用这一现象实现频率选择性滤波。 详细阐述均匀场共振滤波器、散域共振滤波器以及电磁耦合共振滤波器的设计原理。 介绍不同类型的铁氧体材料（如YIG、MnZn铁氧体）在共振滤波器中的应用特点。 讨论滤波器的频率特性、插入损耗、隔离度、功率容量等关键性能参数，并分析影响这些参数的因素。 介绍如何通过调整直流偏置磁场、材料参数、结构几何形状等来精确控制滤波器的中心频率和带宽。 第四章 微波磁光移相器与开关 4.1 法拉第旋转移相器 阐述如何利用法拉第旋转效应实现微波信号的相位调节。 分析通过改变介质厚度或外加磁场强度来改变法拉第旋转角，从而实现相位偏移的原理。 介绍移相器的结构设计，例如可调磁场控制或步进式磁场激励。 讨论移相器的分辨率、损耗、频率响应、响应速度等关键性能参数。 4.2 磁致伸缩移相器与开关 探讨利用磁致伸缩材料的形变引起的电磁参数变化，实现微波信号的相位调制或开关功能。 分析如何通过控制微波信号的幅度或直流偏置场，驱动磁致伸缩材料产生不同的形变状态，从而实现相位偏移或开/关切换。 介绍基于磁致伸缩的移相器和开关的结构设计，并讨论其工作模式。 研究其在相控阵雷达、射频前端切换等方面的应用。 4.3 磁畴壁运动开关 深入研究利用磁畴壁的移动来实现微波信号的开关控制。 分析如何通过施加外部磁场脉冲来控制磁畴壁的迁移，从而实现对微波信号路径的快速切换。 介绍基于磁畴壁运动的开关器件的结构和工作原理，包括其在纳米磁器件中的应用。 讨论开关的响应时间、导通损耗、隔离度、可靠性等关键技术指标。 第五章 微波磁光传感器 5.1 磁场传感器 阐述如何利用磁性材料对外部磁场的敏感性，设计微波磁光传感器。 分析法拉第效应、磁致伸缩效应等在磁场感应中的应用。 介绍基于铁氧体谐振、磁致伸缩材料的微波磁场传感器的工作原理。 讨论传感器的灵敏度、分辨率、测量范围、响应速度等关键性能指标。 展望其在环境监测、工业检测等领域的应用。 5.2 温度传感器 探讨利用磁性材料的温度依赖性（如磁化强度、磁各向异性、居里温度等）来设计微波温度传感器。 分析如何通过监测磁性材料的微波响应（如法拉第旋转角、铁磁共振频率）来推断温度。 介绍基于温度敏感磁性材料的微波温度传感器的结构和工作原理。 研究传感器的温度测量范围、精度、稳定性等关键性能参数。 5.3 其他参数传感器 介绍利用微波磁光效应实现对其他物理参数（如应力、位移、化学物质等）的传感。 分析这些参数如何通过影响磁性材料的磁畴结构、磁畴壁运动或磁化强度，进而改变其微波磁光响应。 提供具体的传感器设计方案和应用案例。 第三部分：前沿进展与展望 本部分将介绍微波磁光信号处理领域的最新研究动态和未来发展趋势。 第六章 新型磁光材料与器件 6.1 纳米结构磁性材料 介绍纳米尺度下磁性材料的特殊磁学性质，如尺寸效应、表面效应等。 探讨如何利用纳米技术构建新型磁光材料，例如磁性纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜等。 分析纳米结构磁性材料在提高磁光效应强度、降低损耗、实现新功能等方面的优势。 介绍基于纳米结构磁性材料的新型微波磁光器件。 6.2 磁性合金与复合材料 研究新型磁性合金（如巨磁阻材料、磁弹性材料）在微波磁光领域的应用潜力。 探讨如何通过复合不同材料（如磁性材料与介电材料、磁性材料与半导体材料）来优化器件性能。 介绍功能复合材料的设计理念与制备工艺。 6.3 拓扑磁性材料 介绍拓扑磁性材料的概念及其独特的电子和磁学性质。 探讨拓扑磁性材料在实现高效、鲁棒的微波磁光信号处理方面的潜在优势，例如基于拓扑边缘态的无耗散信号传输。 展望其在未来磁光器件设计中的应用前景。 第七章 磁光信号处理的集成与智能化 7.1 微波光子集成技术 探讨将微波磁光器件与光电子器件集成，实现微波-光子信号的混合处理。 介绍平面光波导、集成光学器件等在微波光子集成中的作用。 展望集成化、微型化微波磁光器件的发展趋势。 7.2 机器学习与人工智能在磁光信号处理中的应用 研究如何利用机器学习和人工智能技术优化磁光器件的设计参数，提高器件性能。 探索利用AI实现智能化的微波磁光信号识别、分类与处理。 介绍AI在辅助磁光器件故障诊断和预测性维护方面的应用。 7.3 高速、低功耗磁光器件 分析当前微波磁光器件在响应速度和功耗方面存在的挑战。 探讨新型材料、器件结构和工作原理，以实现更高速度、更低功耗的磁光信号处理。 研究相关理论计算和模拟方法，以指导高速低功耗器件的设计。 结论 本书系统梳理了微波磁光理论及其在信号处理领域的应用，从基础理论到前沿技术，力求为读者提供一个全面深入的知识体系。通过对磁性材料微波特性、磁光效应机理的深入解析，以及对各类磁光信号处理器件的详细介绍，本书旨在帮助读者理解微波磁光技术的核心价值，并激发其在这一交叉学科领域的创新与研究。随着新材料、新工艺以及人工智能技术的不断发展，微波磁光信号处理技术必将在未来的通信、传感、计算等领域发挥越来越重要的作用。 本书适合从事微波技术、光学工程、材料科学、电子信息工程等领域的科研人员、工程技术人员以及相关专业的高年级本科生和研究生阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对历史脉络的梳理上做得非常到位，尤其是在阐述某个关键理论发展节点时，总能引述到早期的经典工作，并且清晰地指出其局限性，从而自然地引出当前章节要讨论的前沿进展。比如，在介绍某种新型磁存储介质的工作原理时，作者不仅回顾了朗道-利夫希茨方程的经典形式，还详细对比了改进后的斯托加茨基-巴尔默修正项的物理意义，并用对比表格的形式清晰地列出了两者在不同磁化速率下的误差百分比。这种“今昔对比”的叙述手法，让读者能清晰地理解为什么需要新的理论模型，而不是盲目接受。此外，书中对不同研究学派的观点交锋也保持了中立和公正的态度，没有偏袒任何一方，而是客观呈现了各自的优势与适用范围。这种严谨的学术态度，使得这本书不仅是一本技术手册，更是一部兼具历史深度和前沿广度的学术史诗。阅读它，不仅学习了技术，也对该领域的发展脉络有了宏观的认知，这对于制定未来的研究方向至关重要。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的深度让人有些“望而却步”，但一旦攻克了前几章的数学障碍，接下来的阅读体验就像是打开了新世界的大门。它的叙事风格极其冷静和客观，几乎没有使用任何带有感情色彩的形容词，完全是基于严格的逻辑链条在推进。这对于习惯了偏向科普性或应用导向型读物的读者来说，可能需要一个适应期。我花了好几天时间，才完全消化了其中关于张量分析在介质场描述中的应用部分。作者在处理各向异性材料的本征方程时，选择了使用爱因斯坦求和约定，这无疑是最简洁高效的表达方式，但也要求读者对张量代数有扎实的掌握。一旦适应了这种严谨的“数学语言”，你会发现它在处理复杂的多场耦合问题时，具有无与伦比的清晰度。例如，在分析材料内部的非线性响应时，作者没有采用传统的泰勒展开形式，而是直接引入了群论的概念来简化对称性，这种处理方式非常高明，体现了作者深厚的数学物理功底。这本书更像是为已经有一定基础的研究生或专业工程师量身定做的参考书，它要求读者主动去思考推导背后的物理意义，而不是被动地接受结论。

评分☆☆☆☆☆

这本理论著作的排版和装帧确实是一流的，纸张的质感拿在手里非常舒服，即使是反复翻阅，也不会有任何廉价感。装帧设计上，封面选择了沉稳的深蓝色调，配以简洁的几何图形，体现了内容的高深与严谨。内页的字体选择和行距处理得当，使得大段的数学推导和公式排列看起来井井有条，而不是让人望而生畏的“文字墙”。尤其值得称赞的是，书中对复杂概念的插图绘制极为精细，那些物理模型的示意图，线条清晰，层次分明，极大地降低了理解抽象物理过程的难度。例如，在阐述矢量磁化率的演化路径时，配图不仅准确地描绘了磁滞回线的三维空间形态，还巧妙地通过不同颜色的渐变指示了时间演进的方向，这一点对于自学初学者来说，简直是福音。再看目录结构，逻辑性极强，从基础的麦克斯韦方程组引入，逐步深入到各项异性介质中的波传播，最后才过渡到信号处理的实际应用，这种循序渐进的编排方式，充分体现了作者在教学法上的深厚功底。可以说，光是捧读这本书，就已经是享受，它在物理学书籍中，称得上是设计美学与实用功能完美结合的典范。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研究关于新型光子晶体结构对电磁波束整形的影响，手头找了不少相关文献，但大多只是停留在现象的描述或者非常初级的模型上，缺乏深入的、可以进行实际参数优化的理论支撑。直到我翻阅了这本手册，简直像是找到了失落已久的“武功秘籍”。它没有过多纠缠于那些过于基础的、在标准电动力学教材里都能找到的知识点，而是直接切入了高阶的耦合模理论（CMT）在非互易系统中的拓展应用。特别是其中关于非厄米系统中的拓扑保护态的讨论部分，作者用非常精炼的数学语言，推导出了一个关于能带反折现象的临界条件公式，这个公式我用在我手头的二微米波段的腔体设计中，立刻就发现了之前计算中的一个系统性偏差。更让我惊喜的是，它对边界条件的处理非常细致，考虑到了真实器件制造中不可避免的表面粗糙度对耦合系数的影响，并引入了随机涨落模型进行修正。这种从理想模型到工程实际的无缝衔接能力，是很多纯理论书籍所欠缺的。它不是简单地罗列公式，而是真正教会你如何用这些工具去“解决问题”，而不是仅仅“描述问题”。对我正在进行的项目而言，这本著作提供的理论框架，直接可以将我的仿真精度提升一个量级。

评分☆☆☆☆☆

在实践应用层面上，这本书的价值同样不可估量，但它并非一本操作手册，而是提供了“如何设计”的底层逻辑。我特别关注了其中关于微纳结构器件的仿真参数提取部分。作者没有给出具体的MATLAB或COMSOL脚本，而是深入探讨了如何从实验测得的光谱数据中，反演出影响信号质量的关键物理参数，比如阻尼因子和弛豫时间。这里的核心在于，它教你如何建立一个能反映真实物理约束的数学模型，而不是简单地进行拟合。书中给出的关于“逆向工程”的几个案例分析非常经典，它们展示了如何利用傅里叶变换和奇异值分解相结合的方法，从噪声背景中精准地分离出微弱的磁光信号分量。对于我正在调试的一个光谱仪系统而言，原本一直受困于如何校准仪器响应函数，这本书提供的理论框架让我明白了，问题不在于仪器本身，而在于我用来反演数据的数学变换域选择不当。这种从“工具应用”上升到“方法论构建”的提升，是任何一本普通参考书无法比拟的。它真正做到了授人以渔，让读者掌握了处理未知问题的通用思维模式。