本书系统介绍光与纳米尺度、三维(3D)材料结构相互作用仿真建模最有效的麦克斯韦方程组数值求解方法。
三位主要作者来自美国西北大学和麻省理工学院，是业界巨擘、FDTD先驱者、Meep开发者；各章节的作者来自全球，是相关领域研究的先驱者及佼佼者。
如果你从事光子学和纳米技术各领域最前沿的学术研究和工程设计，有意系统了解技术与仿真方法研究最前沿，本书是你的最佳选择。
如果你想了解FDTD和PSTD技术的关键进展，本书第1～7章向你倾情展示。
如果你想致力于当前热门的纳米光子学、超材料、计算光子成像、生物光子学效应仿真、非旁轴空间光孤子传播及其与纳米尺度材料相互作用仿真、真空量子现象，包括纳米光学显微镜和微芯片光刻计算建模等前沿技术领域，本书第8～20章为你详尽介绍。

第1章 三维交错网格局域傅里叶基PSTD并行处理技术
1.1 引言
1.2 动机
1.3 局域傅里叶基与重叠区域分解
1.4 SL-PSTD技术的关键特征
1.4.1 局域傅里叶基FFT
1.4.2 吉布斯现象伪影的缺失
1.5 介质系统的时间步进关系式
1.6 消除单频激励的相速度数值误差
1.7 理想匹配层吸收外部边界的时间步进关系式
1.8 消除近场向远场变换的数值误差
1.9 在分布存储巨型计算集群上的实现
1.10 SL-PSTD技术验证
1.10.1 平面波照射介质球的远场散射
1.10.2 双层同心电介质球中电偶极子的远场辐射
1.11 总结
参考文献
第2章 基于拉盖尔多项式的无条件稳定FDTD方法
2.1 引言
2.2 传统三维拉盖尔基FDTD方法的公式
2.3 高效三维拉盖尔基FDTD方法的表达形式
2.4 PML吸收边界条件
2.5 数值结果
2.5.1 平行板电容器：均匀三维网格
2.5.2 屏蔽的微带线：一维方向上的阶梯网格
2.5.3 PML吸收边界条件特性
2.6 总结与结论
参考文献
第3章 精确总场/散射场平面波源条件
3.1 引言
3.2 FDTD精确TF/SF公式的推导
3.3 基本TF/SF公式
3.4 TF/SF交界面上的电流源和磁流源
3.5 各向同性背景介质中入射平面波场
3.6 基本TF/SF公式的FDTD实现
3.7 构造FDTD精确TF/SF平面波源
3.8 精确TF/SF公式的FDTD离散平面波源
3.9 高效整数映射
3.10 边界条件和矢量平面波极化
3.11 必需的流密度Jinc和Minc
3.12 方法总结
3.13 仿真实例
3.14 讨论
参考文献
第4章 电磁波源条件
4.1 综述
4.2 入射场和等效电流
4.2.1 等效原理
4.2.2 等效电流的离散和色散
4.3 分离入射场和散射场
4.4 电流和场：局域状态密度
4.4.1 麦克斯韦本征问题与状态密度
4.4.2 辐射功率与谐振模式
4.4.3 辐射功率与LDOS
4.4.4 FDTD中的LDOS计算
4.4.5 LDOS中的Van Hove奇点
4.4.6 共振腔与珀塞尔(Purcell)增强
4.5 高效频率角度范围
4.6 超级元胞中的源
4.7 运动的源
4.8 热源
4.9 总结
参考文献
第5章 严格PML验证和用于各向异性色散媒质的修正不分裂PML
5.1 引言
5.2 背景
5.3 PML复数坐标拉伸基础
5.4 绝热吸收体和PML反射
5.5 区别正确和不正确的PML方法
5.6 各向异性PML方法的验证
5.7 截断各向异性色散介质的时域PML公式
5.8 PML对斜波导的失效
5.9 总结和结论
附录5A：PML复数坐标拉伸基础学习指南
5A.1 波动方程
5A.2 复数坐标拉伸
5A.3 PML例子
5A.4 非均匀介质的PML
5A.5 用于倏逝波的PML
附录5B：需要的辅助变量
附录5C：光子晶体中的PML
5C.1 pPML的电导率型面
5C.2 耦合模态理论
5C.3 收敛性分析
5C.4 离散系统中的绝热理论
5C.5 关于更好的吸收体
参考文献
所选书目
第6章 基于亚像素平滑的不连续媒质精确FDTD仿真
6.1 引言
6.2 介质边界结构
6.3 各向同性媒质边界的介电常数平滑
6.4 场分量插值实现数值稳定
6.5 各向同性媒质边界的收敛性研究
6.6 各向异性媒质边界的介电常数平滑
6.7 各向异性媒质边界时的收敛性研究
6.8 结论
附录6A： 导出亚像素方法的微扰技术概述(详细推导参见文献［7］)
参考文献
第7章 电磁场统计变化分析的随机FDTD
7.1 引言
7.2 Delta方法：通用多变量函数均值
7.3 Delta方法：通用多变量函数方差
7.4 场方程
7.5 场方程：平均值近似
7.6 场方程：方差近似
7.6.1 磁场方差
7.6.2 电场方差
7.7 场和σ迭代的时序
7.8 层状生物组织算例
7.9 总结和结论
参考文献
第8章 有源等离激元的FDTD模拟
8.1 引言
8.2 计算模型简介
8.3 金属的洛伦兹—特鲁德模型
8.4 直接带隙半导体模型
8.5 数值结果
8.5.1 泵浦平行板波导对175fs光脉冲的放大
8.5.2 内嵌金纳米柱的无源圆盘形GaAs微腔的谐振偏移和辐射
8.6 总结
附录8A：金属光学性质的临界点模型
附录8B：弯曲等离激元表面锯齿化的优化
参考文献
外延资料
第9章 任意形状纳米结构非局域光学性质的FDTD计算
9.1 引言
9.2 理论方法
9.3 金的介电函数
9.4 计算设置
9.5 数值验证
9.6 金纳米薄膜(一维系统)中的应用
9.7 金纳米线中的应用(二维系统)
9.8 球形金纳米颗粒中的应用(三维系统)
9.9 总结与展望
附录9A：非局域FDTD方法
参考文献
第10章 分子光学特性计算中经典电动力学与量子力学的耦合
RTTDDFT/FDTD方法
10.1 引言
10.2 实时时变密度函数理论
10.3 FDTD基础
10.4 量子力学/经典电动力学混合
10.5 任意极化光照射下，颗粒耦合染料分子的光学性能评估
10.6 数值结果1：直径