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基础篇3

第1章 光波学基础概论3

1.1光波特征参量3

1.1.1光波频率4

1.1.2光波波长4

1.1.3光波振幅4

1.1.4光波相位5

1.1.5光波偏振6

1.2光波表征方法7

1.2.1三角函数法7

1.2.2复数表征法8

1.2.3矢量图形法9

1.3光波基本形态9

1.3.1光线10

1.3.2光束10

1.3.3高斯光束10

1.3.4平面波11

1.3.5球面波12

1.3.6柱面波13

1.3.7抛物面波14

1.4光波重要性质14

1.4.1独立传输性质14

1.4.2反射折射性质15

1.4.3吸收性质16

1.4.4色散性质16

1.4.5干涉性质17

1.4.6衍射性质18

1.4.7偏振性质19

本章小结23

问题与思考23

第2章 光波分析方法24

2.1光波导问题24

2.1.1传输特点24

2.1.2基本问题24

2.2基本方法25

2.2.1光线分析法25

2.2.2波动光学法28

2.2.3本地平面波法29

2.3数值方法30

2.3.1光束传输法30

2.3.2传输矩阵法32

2.3.3有限元法33

2.3.4有限差分法36

2.4等效方法39

2.4.1有效折射率法39

2.4.2等效电路法41

本章小结44

问题与思考45

第3章 光传输介质波导46

3.1光传输介质46

3.1.1基本概念46

3.1.2介质极化46

3.1.3介质分类46

3.2介质光波导47

3.2.1介质波导概述47

3.2.2光波导简介48

3.2.3光波导分类48

3.2.4光波导应用51

3.3典型光波导51

3.3.1基本结构51

3.3.2平板光波导51

3.3.3圆柱光波导53

3.3.4微结构光波导55

3.3.5弯曲光波导55

3.3.6特种光波导56

本章小结58

问题与思考58

运动篇63

第4章 光波运动学方程63

4.1光波场方程63

4.1.1基本场方程63

4.1.2矢量场方程64

4.1.3标量场方程66

4.2波导场方程66

4.2.1本征方程66

4.2.2模式及特点67

4.2.3光波导场解68

4.3光波运动学方程70

4.3.1光波耦合方程70

4.3.2典型运动学方程71

本章小结72

问题与思考73

第5章 各向同性介质光传输75

5.1各向同性介质高斯光束75

5.1.1类透镜介质光束传输75

5.1.2介质中高斯光束传输76

5.1.3基模高斯光束主要特征78

5.1.4介质中高斯光束高阶模80

5.2类透镜介质高斯光束81

5.2.1类透镜高斯光束传输分析81

5.2.2类透镜高斯光束变换定律82

5.2.3类透镜介质高斯光束简正模84

5.3激光脉冲传输与色散86

5.3.1一维脉冲标量光波及特性86

5.3.2色散介质的激光脉冲传输88

5.3.3类透镜介质的群速度色散89

本章小结92

问题与思考92

第6章 各向异性介质光传输94

6.1各向异性介质表征与分类94

6.1.1介电张量94

6.1.2晶体分类96

6.1.3折射率椭球97

6.2各向异性介质光传输分析98

6.2.1晶体光学基本方程98

6.2.2晶体光波传输特性101

6.2.3晶体边界的双折射105

6.2.4光波介质损耗影响109

6.3各向异性介质旋光特性110

6.3.1旋光现象110

6.3.2旋光机理111

6.3.3偏振态方程115

本章小结117

问题与思考118

第7章 周期性介质光传输120

7.1周期性介质表征与分类120

7.1.1周期性介质表征120

7.1.2周期性介质分类121

7.2周期性介质简正模理论121

7.2.1简正模与布洛赫波121

7.2.2一维周期性介质光传输122

7.2.3周期性层状介质光传输126

7.3周期性介质耦合模理论133

7.3.1耦合模理论133

7.3.2双模式耦合135

本章小结138

问题与思考139

动力篇143

第8章 光波动力学方程143

8.1光波动力学一般方程143

8.1.1方程一般形式143

8.1.2方程复数形式144

8.2电光调制动力学方程145

8.2.1电光调制方程145

8.2.2纯相位调制146

8.2.3纯振幅调制148

8.3声光调制动力学方程149

8.3.1声光调制方程149

8.3.2布喇格条件解151

8.3.3声光调制效率153

8.4磁光调制动力学方程154

8.4.1磁光调制方程154

8.4.2旋光方程及求解156

8.4.3法拉第旋光角157

本章小结158

问题与思考159

第9章 光波与外场作用161

9.1光波调制及评价161

9.1.1光波调制概述161

9.1.2调制光谱分析162

9.1.3调制评价指标167

9.2光波与电场作用169

9.2.1电光效应简介169

9.2.2线性调制原理169

9.2.3二次调制原理174

9.2.4电光调制方法177

9.3光波与声场作用178

9.3.1声光效应简介178

9.3.2声光调制原理178

9.3.3声光调制方法181

9.4光波与磁场作用183

9.4.1磁光效应简介183

9.4.2磁光调制原理183

9.3.3磁光调制方法186

本章小结188

问题与思考189

第10章 光波之间互作用190

10.1非线性光学概述190

10.1.1非线性光学效应190

10.1.2非线性光学效率191

10.2非线性光学耦合理论192

10.2.1非线性光学耦合方程192

10.2.2非线性作用能量守恒194

10.3二阶非线性光学效应195

10.3.1三波混频概论195

10.3.2非线性光学系数196

10.3.3光二次谐波产生199

10.3.4光参量的变换205

10.4三阶非线性光学效应211

10.4.1三阶非线性简介211

10.4.2四波混频简介211

10.4.3相位共轭光波214

本章小结218

问题与思考219

器件篇223

第11章 光波导调控器件223

11.1电光控器件223

11.1.1电光调相器件223

11.1.2电光调幅器件225

11.1.3电光偏转器件227

11.1.4电光耦合器件229

11.1.5电光双稳态器件233

11.2磁光控器件235

11.2.1磁光调制器件235

11.2.2磁光隔离器件237

11.2.3磁光环行器件239

11.2.4磁光模式转换器件241

11.2.5磁光读写器件242

11.3声光控器件244

11.3.1弹光调制器件244

11.3.2声光调制器件246

11.3.3声光偏转器件248

11.4热光控器件249

11.4.1热光调制器件250

11.4.2热光开关器件252

11.5集成光控器件254

11.5.1器件发展和特点254

11.5.2器件类型及制作255

本章小结259

问题与思考261

第12章 光波导器件研制262

12.1光波导制作概述262

12.1.1光波导材料262

12.1.2光波导制作264

12.1.3光波导加工265

12.2器件设计与研制270

12.2.1光波导器件概述270

12.2.2光波导器件设计270

12.2.3光波导器件制作274

本章小结284

问题与思考284

应用篇289

第13章 光测量技术应用289

13.1光测量导论289

13.1.1光测量基础知识289

13.1.2光测量方法技术292

13.1.3光测量常用光源294

13.1.4光测量用探测器298

13.2光测量误差304

13.2.1误差简介304

13.2.2误差源305

13.2.3误差分类306

13.2.4误差分析307

13.3光测量技术312

13.3.1光干涉测量技术313

13.3.2光衍射测量技术318

13.3.3光全息与散斑测量技术323

本章小结328

问题与思考328

第14章 光通信技术应用330

14.1光通信导论330

14.1.1光通信发展简史331

14.1.2光通信系统结构333

14.1.3光通信技术类型337

14.2光通信器件338

14.2.1光通信有源器件338

14.2.2光通信无源器件347

14.2.3光通信集成器件355

14.3光通信应用356

14.3.1多信道复用技术356

14.3.2全光纤通信系统358

14.3.3光纤通信网简介361

本章小结364

问题与思考364

第15章 光传感技术应用366

15.1光传感导论366

15.1.1光传感发展简史367

15.1.2光传感结构原理372

15.1.3光传感特征类型375

15.2光传感技术377

15.2.1光波导传感技术377

15.2.2光栅传感技术380

15.2.3纤栅传感技术383

15.3光传感应用390

15.3.1光传感工业领域应用390

15.3.2光传感农业领域应用393

15.3.3光传感医疗领域应用395

15.3.4光传感环保领域应用396

15.3.5光传感管理领域应用397

15.3.6光传感军事领域应用399

本章小结402

问题与思考403

主要参考文献404

附录：英文缩略语406