本书主要内容包括微纳光子器件的基础知识及前沿应用。本书共10章，第1章介绍微纳光子器件的发展背景及本书构成；第2～4章介绍微纳光子器件的基础物理知识、时域有限差分方法、智能算法基础；第5～7章介绍目前应用较为广泛且具有代表性的三类微纳光子器件的历史、原理和应用，具体包括表面等离激元器件及其应用、石墨烯超材料器件及其应用、光学微腔克尔光频梳技术；第8～10章介绍近些年的前沿微纳光子系统及相关应用，具体包括微纳光子计算成像技术、微纳光子神经网络技术、微纳光子生物计算技术。
本书可作为光学、电子与通信类专业本科生及研究生的教材，也可作为从事相关领域研究的科研人员的参考用书。

第l章 绪论
1.1 微纳光子器件的发展背景
1.2 微纳光子器件的发展趋势与应用
1.2.1 光刻技术的发展
1.2.2 微纳光子器件及其应用的研究
1.3 本书构成
本章参考文献
第2章 微纳光子器件物理基础
2.1 电介质光波导
2.1.1 平面电介质光波导的射线分析法
2.1.2 平面电介质光波导的电磁场分析法
2.2 表面等离激元波导
2.2.1 金属的光频特性
2.2.2 石墨烯的光频特性
2.2.3 表面等离子体波
2.2.4 金属包覆介质波导
2.2.5 石墨烯包覆介质波导
2.3 耦合模式理论
2.3.1 基本原理
2.3.2 应用举例
2.4 典型的非线性效应
2.4.1 二阶非线性效应
2.4.2 三阶非线性效应
2.5 微纳光场调控
2.5.1 超材料与超表面
2.5.2 数字微镜
2.5.3 空间光调制器
2.5.4 硅基阵列波导
本章参考文献
第3章 时域有限差分方法
3.1 FDTD方法的发展与应用
3.2 FDTD方法的基本原理
3.2.1 Yee元胞及三维差分形式
3.2.2 介质界面的电磁参数选择
3.2.3 数值稳定性与数值色散
3.3 激励源设置
3.3.1 常用的激励源
3.3.2 激励源的引入
3.4 边界条件
3.4.1 常用的边界条件
3.4.2 单轴各向异性介质完全匹配层
3.5 仿真实例
3.5.1 对称金属包覆介质波导
3.5.2 对称介质包覆金属波导
3.5.3 单面金属包覆介质波导
本章参考文献
第4章 智能算法基础
4.1 梯度类算法原理
4.1.1 随机梯度下降法
4.1.2 SGD算法的变体算法
4.1.3 混合拓扑优化算法
4.1.4 混合拓扑优化算法举例
4.2 非梯度类算法原理
4.2.1 直接二进制搜索算法
4.2.2 遗传算法
4.2.3 模拟退火算法
4.2.4 粒子群优化算法
4.2.5 多目标优化算法
4.3 机器学习
4.3.1 支持向量机
4.3.2 决策树
4.3.3 全连接神经网络
4.3.4 卷积神经网络
4.3.5 循环神经网络
4.3.6 储备池计算
4.3.7 常用软件与框架
本章参考文献
第5章 SPP器件及其应用
5.1 SPP光子器件简介
5.1.1 SPP光子器件的背景与意义
5.1.2 SPP光子器件的发展现状
5.2 SPP的激发方式
5.2.1 棱镜激发法
5.2.2 光栅激发法
5.2.3 聚焦光束激发法
5.2.4 电子激发法
5.2.5 近场激发法
5.3 局域SPP的应用
5.3.1 可调宽频带场增强
5.3.2 等离激元诱导透明
5.4 非局域SPP的应用
5.4.1 SPP的“彩虹捕获”
5.4.2 三次谐波的产生
5.5 SPP器件的智能化设计与应用
5.5.1 应用演进类算法的SPP器件设计实例
5.5.2 应用人工神经网络的SPP器件设计实例
5.6 总结与展望
本章参考文献
第6章 石墨烯超材料器件及其应用
6.1 石墨烯超材料简介
6.1.1 超材料的背景与应用
6.1.2 GMM的研究进展
6.2 GMM器件对色散的调控与应用
6.2.1 GMM色散调控原理
6.2.2 GMM实现的远场超分辨成像
6.3 GMM器件对光偏振态的调控与应用
6.3.1 石墨烯对硅波导中偏振态的影响
6.3.2 GMM偏振调制器
6.3.3 GMM偏振旋转分柬器
6.4 GMM器件的智能化设计
6.4.1 针对结构参数的设计
6.4.2 针对动态可调参数的设计
6.5 总结与展望
本章参考文献
第7章 光学微腔克尔光频梳技术
7.1 光频梳简介
7.1.1 光频梳的应用领域
7.1.2 光频梳的产生方式
7.1.3 微腔光频梳的发展
7.2 光学微腔简介
7.2.1 微腔的主要参数
7.2.2 微腔的形态设计
7.2.3 微腔的材料选择
7.2.4 微腔的制备方法
7.2.5 微腔的耦合方式
7.3 微腔光频梳的产生与动力学
7.3.1 调制不稳定性光频梳
7.3.2 耗散孤子光频梳
7.3.3 电光调制的微腔频梳
7.4 微腔光频梳的应用
7.4.1 双光梳超快测距
7.4.2 双光梳光谱测量
7.4.3 高速相干光通信
7.4.4 低相噪微波产生
7.5 总结与展望
本章参考文献
第8章 微纳光子计算成像技术
8.1 计算光学成像简介
8.1.1 计算成像
8.1.2 微纳光子器件与光场调控
8.2 编码计算成像
8.2.1 编码孔径压缩成像
8.2.2 无透镜编码成像
8.3 散射介质计算成像与多模光纤成像
8.3.1 散射介质成像
8.3.2 多模光纤成像
8.4 超表面计算成像
8.4.1 超表面超分辨率成像
8.4.2 超表面鬼成像
8.4.3 超表面功能性成像
8.5 总结与展望
本章参考文献
第9章 微纳光子神经网络技术
9.1 光子神经网络技术简介
9.1.1 人工神经网络的发展和应用
9.1.2 神经拟态硬件的电子平台和挑战
9.1.3 新型的光子手段
9.2 人工神经网络的光子实现