《空域局域化电磁波的复空间源理论》介绍空间局域电磁波的复空间源理论、空间定位的特定实现方式。空间局域电磁波的复空间源理论在各种介质需要聚束电磁波定向传播的应用中非常具有吸引力。《空域局域化电磁波的复空间源理论》共 15章。第 1章和第 2章为基本高斯波束和基本高斯波，第 3章为复空间中点电流源的起源，第 4章为基本全高斯波，第 5章复源点理论，第 6章为扩展的全高斯波，第 7章为圆柱对称横磁全高斯波，第 8章为两个高阶全高斯波，第 9章和第 10章为基本全复变和全实变拉盖尔-高斯波，第 11章和第 12章为基本全复变和全实变厄米特-高斯波，第 13章为基本全修正贝塞尔-高斯波，第 14章为部分相干和部分非相干全高斯波，第 15章为艾里波束和艾里波。

目录
“电子与信息作战丛书”序
译者序 前言
第1章 基本高斯波束1
1.1 矢势1
1.2电磁场3
1.3辐射强度 4
1.4辐射功率和无功功率 6
1.5传播中的波束扩展 7
1.6磁流密度 8
1.7一些应用和限制9
参考文献10
第2章 基本高斯波 12
2.1精确矢势 12
2.2精确电磁场13
2.3辐射强度 17
2.4辐射功率和无功功率18
2.5近轴近似以外的高斯波束20
参考文献21
第3章 复空间中点电流源起源22
3.1标量高斯波束23
3.2点源场 24
3.3 扩展25
3.4精确解 26
参考文献27
第4章 基本全高斯波28
4.1复空间中的点源 28
4.2电磁场 30
4.3辐射强度 32
4.4辐射和无功功率 33
4.5一般说明 35
参考文献35
第5章 复源点理论 37
5.1复空间源的推导 37
5.2渐进场 39
5.3解析延拓 40
5.4极限归并 42
参考文献45
第6章 扩展的全高斯波46
6.1复空间中有限范围的电流源 46
6.2时间平均功率49
6.3辐射强度 52
6.4辐射功率和无功功率53
参考文献56
第7章 圆柱对称横磁全高斯波57
7.1圆柱对称横磁波束 57
7.2复空间中的电流源 62
7.3圆柱对称 TM全波 63
7.4实功率 65
7.5无功功率 68
7.6辐射强度分布70
参考文献71
第8章 两个高阶全高斯波 73
8.1高阶空心高斯波 73
8.2双*余弦-高斯波 77
参考文献82
第9章 基本全复变拉盖尔-高斯波 83
9.1复变拉盖尔-高斯波束83
9.2复空间源 87
9.3复变拉盖尔-高斯波 89
9.4实功率和无功功率 90
参考文献95
第10章 基本全实变拉盖尔-高斯波 96
10.1实变拉盖尔-高斯波束96
10.2实变拉盖尔-高斯波100
10.3实功率和无功功率 103
参考文献107
第11章 基本全复变厄米特-高斯波 108
11.1复变厄米特-高斯波束108
11.2复变厄米特-高斯波113
11.3实功率和无功功率 115
参考文献119
第12章 基本全实变厄米特-高斯波 120
12.1实变厄米特-高斯波束120
12.2实变厄米特-高斯波123
12.3实功率和无功功率 124
参考文献129
第13章 基本全修正贝塞尔-高斯波 130
13.1修正贝塞尔-高斯波束130
13.2修正贝塞尔-高斯波133
13.3实功率和无功功率 135
参考文献137
第14章 部分相干和部分非相干全高斯波138
14.1近轴波束的扩展全波泛化 139
14.2互谱密度142
14.3部分相干源的辐射强度146
14.4部分相干源的时均功率150
14.5部分非相干源的辐射强度 151
14.6部分非相干源的时均功率 155
14.7 结论 156
参考文献156
第15章 艾里波束和艾里波 158
15.1基本艾里波束 158
15.2修正的基本艾里波束161
15.3基本艾里波164
15.4基本全修正艾里波 167
参考文献173
附录 A亥姆霍兹方程的格林函数 174
A.1三维标量格林函数 174
A.2标量格林函数的傅里叶变换 176
A.3标量格林函数的贝塞尔变换 177
参考文献178
附录 B 积分179
附录 C近轴函数的格林方程180
C.1近轴近似 180
C.2格林函数Gp (x， y， z) 181
C.3 傅里叶变换182
C.4 贝塞尔变换 182
参考文献184
附录 D电磁场 185
D.1坡印亭矢量和产生的功率 185
D.2 矢势188
参考文献188
附录 E艾里积分 190
参考文献191
附录 F高斯波束是一束复射线192
参考文献194
附录 G Im(x， z)积分的估计 196
附录 H复空间源 198

第1章 基本高斯波束
　　平面波有一个特定的传播方向。由于平面波的发射需要无限的能量，因此在物理上是难以实现的。近平面波或波束由一组平面波构成。这些平面波在特定方向具有窄范围内的传播方向。一般电磁场由磁矢势的单一分量和电矢势的单一分量在同一方向上构成。与电磁波束相关的矢势被分解成一个快速变化的相位和一个缓慢变化的振幅。缓慢变化的振幅满足近轴波动方程。对于具有简单的圆形高斯截面分布的输入，可通过求解近轴波动方程得到矢势。
　　对于基本高斯电磁波束，本章对场进行计算，并描述辐射强度分布的特征。考虑在 0＜z＜方向向外传播，在*中沿*中沿 z.0 .z方向向外传播，次级源集中在边界平面 z.0 上，可以确定源电流密度和复功率。实功率的时间平均值等于时间平均辐射功率，近轴波束的无功功率消失。文献[1]～文献[8]给出了基本高斯波束的处理方法和附加分析方法的昀新进展。
　　1.1 矢 势
　　本节在方向向外传播的情形，考虑沿-z方向考虑沿 在 向外传播的情形。与时间相关的谐波形式为，其中为波的频率。在处的平面是两个半空间之间的边界，即次级源平面[7]。次级源是极薄的电流片，其电流密度在时为零，在 时为无穷大。电流在x方向传输，激发磁矢势的 x分量。这一磁矢势可以用来构造线极化基本高斯光束的电磁场(式(D.25)、式(D.30)～式(D.33))。为了产生线极化基本高斯光束，设输入平面磁矢势 x分量的近轴近似为
　　(1.1)
　　其中，k为波数；w0为输入平面处的束腰尺寸；下标0表示近轴；表示在方向传播。
　　沿方向的近轴波束总时间平均功率的上下标也表示同样的意思，可以使用归一化常数。归一化常数为
　　(1.2)
　　其中，c为电磁波在自由空间中的速度。
　　利用式(A.18)、式(B.1)和式(B.6)对式(1.1)进行二维傅里叶变换，可得
　　(1.3)
　　在方向传播的快变相位 可以从磁矢势 x分量的近轴近似分离出来，即
　　(1.4)
　　对于平面波，是一个常数。对于近面波或波束，是一个自变量的缓变函数。满足亥姆霍兹方程 (式 (C.1)和式 (D.25))。将代入亥姆霍兹方程，在近轴近似情况下，满足近轴方程，即
　　(1.5)
　　由式(A.17)可得的二维傅里叶积分。根据式(C.10)，的二维傅里叶变换满足z 方向上的一维微分方程。微分方程的解为由式(A.17)可得的二维傅里叶积分。根据式的二维傅里叶变换满足z方向上的一维微分方程。微分方程的解为
　　(1.6)
　　其中， 为瑞利距离。
　　在近轴近似情况下，对于横向波数 2πpx和 2πpy，由式(1.6)可知，传播方向的纵向波数是实数。因此，近轴近似情况下没有倏逝波。
　　由式(1.3)和式(1.4)可得
　　 (1.7)
　　把式(1.7)代入式 (1.6)可得。因此，近轴波束慢变振幅可由的逆傅里叶变换决定，即
　　 (1.8)
　　齐总
　　(1.9)
　　对于物理空间中的位置坐标，式(1.8)中的积分可以使用式(B.1)和式(B.6)计算得到，即
　　(1.10)
　　由式(1.4)和式(1.10)可得
　　(1.11)
　　1.2 电磁场
　　将代入式(D.30)～式(D.33)可得近轴波束的电磁场。对进行和的横向偏微分运算，只会影响缓变振幅，相当于引入因子。对快速变化的相位进行纵向偏微分运算，引入因子，同时对缓变振幅进行纵向偏微分运算，则等效于引入因子。因此，参考作用于快变相位得到的项，对快变相位偏微分的操作使合成量小一个数量级，对缓变振幅偏微分的操作使合成量小两个数量级。式(D.30)给出的前导项为；忽略的项在中比前导项小两个数量级。类似地，的前导项比 的前导项小两个数量级，的前导项比的前导项小一个数量级。的前导项由给出，与的前导项有相同的数量级。的前导项比的前导项小一个数量级。因此，近轴波束的电磁场为
　　(1.12)
　　我们发现，比和小一个数量级，比式(1.12)给出的结果小两个数量级。因此，由矢势产生的高斯光束是线极化的，电场在x方向，磁场在y方向。
　　(1.13)
　　其中，*表示复共轭。将式(1.11)和式(1.12)用于式 (1.13)，可得
　　(1.14)
　　近轴高斯波束在方向传输的时间平均功率是通过xyz) 在整个截面对x和y的积分得到的，即
　　(1.15)
　　式(1.15)的积分可以使用式 (B.1)和式(B.6)解算。如前所述，通过式 (1.2)中 N的选择可将近轴波束在 z方向传输的总功率归一化为1W，如式(1.15)所示。
　　1.3 辐射强度
　　辐射强度是指特定方向单位立体角内的时间平均功率流 [9]。确定辐射强度需要电磁场和时间平均坡印亭矢量。*先，考虑空间的辐射计算，引入球坐标 ，即
　　 (1.16)
　　由于时间平均坡印亭矢量的径向分量为。近轴高斯波束的辐射强度为
　　(1.17)
　　其中， ；为式(1.11)给出的矢势指定的基本高斯光束的辐射强度。