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第1章 引言1

1.1光电子学的研究内容1

1.2光电子学的发展简史2

1.3本书的总体结构5

1.4本章小结6

第2章 光学谐振腔与高斯光束7

2.1矩阵光学简述7

2.1.1光学元件的传播矩阵8

2.1.2光学系统的传播矩阵10

2.2光学谐振腔基础14

2.2.1平面谐振腔14

2.2.2二维、三维谐振腔与模密度18

2.2.3球面谐振腔20

2.3高斯光束21

2.3.1高斯光束简述22

2.3.2高斯光束的特性23

2.3.3高斯光束经过光学系统的变换29

2.3.4球面谐振腔中的高斯光束34

2.4微型谐振腔36

2.5本章小结40

习题40

第3章 导波光学43

3.1平面介质波导43

3.2波导光纤基础46

3.2.1光线的传播47

3.2.2光波的传播49

3.2.3单模光纤55

3.2.4保偏光纤55

3.3渐变折射率光纤56

3.3.1传导光波58

3.3.2传播常数与速度61

3.4光纤衰减与色散63

3.4.1衰减63

3.4.2色散65

3.4.3脉冲传播69

3.5光子晶体波导71

3.6本章小结76

习题76

第4章 光子光学78

4.1光子78

4.1.1光子能量与不可分性78

4.1.2光子的位置79

4.1.3光子的动量80

4.1.4光子的偏振82

4.1.5光子的干涉83

4.1.6光子时间特性84

4.2光子流84

4.2.1平均光子通量85

4.2.2光子通量的随机性87

4.2.3光子数统计分布87

4.2.4光子流的随机分割92

4.3原子、分子和固体94

4.3.1能级94

4.3.2热平衡下能级的占据98

4.4光子与原子的相互作用100

4.4.1光子与原子的作用100

4.4.2自发辐射102

4.4.3受激辐射和吸收103

4.4.4线形加宽105

4.4.5激光冷却和捕获原子108

4.5热光108

4.5.1光子和原子之间的热平衡108

4.5.2黑体辐射谱110

4.6光子的吸收与散射111

4.7本章小结114

习题114

第5章 激光器机理118

5.1激光放大器118

5.1.1激光放大器的增益与相移120

5.1.2激光放大器的功率源123

5.1.3激光放大器的非线性与增益饱和132

5.2激光振荡理论136

5.2.1光学放大与反馈136

5.2.2激光振荡条件137

5.3激光输出特性140

5.3.1功率140

5.3.2激光的光谱分布143

5.3.3空间分布与偏振146

5.3.4选模147

5.3.5典型激光器的特性150

5.4脉冲激光器151

5.4.1脉冲激光器常用技术151

5.4.2瞬态效应分析153

5.4.3调Q155

5.4.4锁模158

5.5光纤激光器概述161

5.5.1激光和光纤激光器简介162

5.5.2连续掺镱光纤激光器162

5.5.3调Q脉冲光纤激光器163

5.6本章小结165

习题165

第6章 半导体的光电特性170

6.1半导体170

6.1.1能带和电荷载流子170

6.1.2半导体材料173

6.1.3电子和空穴浓度176

6.1.4载流子的产生、复合及注入183

6.1.5同质结185

6.1.6异质结189

6.2光子与电子、空穴的相互作用190

6.2.1带间吸收和发射193

6.2.2吸收率和发射率196

6.2.3折射率201

6.3本章小结202

习题202

第7章 半导体光电子器件205

7.1发光二极管205

7.1.1注入式电致发光205

7.1.2LED的特性211

7.2半导体激光器218

7.2.1放大、反馈和振荡218

7.2.2功率221

7.2.3光谱分布224

7.2.4空间分布225

7.2.5单频模式选择226

7.2.6典型激光器的特征227

7.3光电二极管228

7.3.1P-N型光电二极管228

7.3.2P-I-N光电二极管234

7.3.3异质结光电二极管235

7.4本章小结235

习题236

第8章 光的调制238

8.1电光调制238

8.1.1电光效应238

8.1.2电光调制器245

8.1.3液晶的电光调制253

8.1.4光折变261

8.2声光调制264

8.2.1声光效应264

8.2.2光和声的相互作用265

8.2.3声光器件270

8.3液晶显示技术273

8.3.1平板式液晶显示273

8.3.2液晶投影显示276

8.4本章小结277

习题277

第9章 非线性光学281

9.1非线性光学介质281

9.1.1非线性波动方程283

9.1.2非线性光学的散射理论：玻恩近似283

9.2二阶非线性光学284

9.2.1二次谐波感生和校正284

9.2.2电光效应286

9.2.3三波混频287

9.3三阶非线性光学290

9.3.1三次谐波感生和自位相调制291

9.3.2四波混频293

9.3.3光学位相共轭294

9.4二阶非线性光学的耦合波理论297

9.4.1耦合波方程297

9.4.2均匀平面波的三波混频299

9.4.3简并三波混频299

9.4.4频率转换302

9.4.5参量放大和参量振荡303

9.5三阶非线性光学的耦合波理论305

9.5.1耦合波方程305

9.5.2简并四波混频306

9.5.3位相共轭307

9.6各向异性非线性介质308

9.6.1对称性308

9.6.2各向异性二阶非线性介质中的三波混频309

9.6.3三波混频中的位相匹配309

9.7非线性光学在量子信息中的应用310

9.7.1偏振纠缠光子对的制备310

9.7.2单光子态的制备312

9.8本章小结313

习题313

附录 中英文词汇对照315

参考文献321