光波学原理与技术应用PDF电子书下载

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基础篇 3

第1章 光波学基础知识 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 7

1.2.3 矢量图形法 8

1.3 光波基本形态 9

1.3.1 光线与光束 9

1.3.2 高斯光束 10

1.3.3 平面波 10

1.3.4 球面波 11

1.3.5 柱面波 12

1.3.6 抛物面波 12

1.4 光波重要性质 13

1.4.1 独立传输性质 13

1.4.2 反射与折射性质 14

1.4.3 吸收性质 14

1.4.4 色散性质 15

1.4.5 干涉性质 16

1.4.6 衍射性质 16

1.4.7 偏振性质 17

本章小结 20

问题与思考 21

第2章 光波分析方法 22

2.1 光波导问题 22

2.1.1 传输特点 22

2.1.2 基本问题 22

2.2 基本分析方法 23

2.2.1 光线分析法 23

2.2.2 波动光学法 25

2.2.3 本地平面波法 26

2.2.4 等效分析法 27

2.3 数值分析方法 29

2.3.1 光束传输法 30

2.3.2 传输矩阵法 31

2.3.3 有限元法 32

2.3.4 有限差分法 34

本章小结 36

问题与思考 37

第3章 光传输介质波导 38

3.1 光传输介质 38

3.1.1 基本概念 38

3.1.2 介质极化 38

3.1.3 介质分类 38

3.2 介质光波导 39

3.2.1 介质波导概述 39

3.2.2 光波导简介 39

3.2.3 光波导分类 40

3.3 典型光波导 42

3.3.1 平板光波导 42

3.3.2 圆柱光波导 44

3.3.3 微结构光波导 46

3.3.4 弯曲光波导 47

3.3.5 特种光波导 47

本章小结 48

问题与思考 48

运动篇 53

第4章 光波运动学方程 53

4.1 光波场方程 53

4.1.1 基本场方程 53

4.1.2 矢量场方程 54

4.1.3 标量场方程 55

4.2 波导场方程 56

4.2.1 本征方程 56

4.2.2 模式及特点 56

4.2.3 光波导场解 57

4.3 光波运动学方程 59

4.3.1 光波耦合方程 59

4.3.2 典型运动学方程 60

本章小结 61

问题与思考 62

第5章 各向同性介质光传输 64

5.1 各向同性介质高斯光束 64

5.1.1 类透镜介质光束传输 64

5.1.2 介质的高斯光束传输 65

5.1.3 基模高斯光束的特征 66

5.1.4 高斯光束的高阶模 68

5.2 类透镜介质高斯光束 70

5.2.1 类透镜高斯光束的传输 70

5.2.2 类透镜高斯光束的变换 71

5.2.3 类透镜高斯光束简正模 73

5.3 各向同性介质光脉冲 74

5.3.1 一维脉冲标量光波及特性 75

5.3.2 色散介质的激光脉冲传输 76

5.3.3 类透镜介质的群速度色散 77

本章小结 80

问题与思考 80

第6章 各向异性介质光传输 82

6.1 各向异性介质的表征 82

6.1.1 介电张量 82

6.1.2 晶体分类 84

6.1.3 折射率椭球 85

6.2 各向异性介质光传输 85

6.2.1 晶体光学基本方程 86

6.2.2 晶体光波传输特性 89

6.2.3 晶体边界的双折射 92

6.2.4 光波介质损耗影响 95

6.3 各向异性介质旋光特性 96

6.3.1 旋光现象 96

6.3.2 旋光机理 98

6.3.3 偏振态方程 101

本章小结 103

问题与思考 104

第7章 周期性介质光传输 106

7.1 周期性介质的表征 106

7.1.1 周期性介质简介 106

7.1.2 周期性介质分类 106

7.2 周期性介质简正模理论 107

7.2.1 简正模与布洛赫波 107

7.2.2 一维周期性介质光传输 107

7.2.3 周期性层状介质光传输 111

7.3 周期性介质耦合模理论 118

7.3.1 耦合模理论 118

7.3.2 双模式耦合 120

本章小结 123

问题与思考 123

动力篇 129

第8章 光波动力学方程 129

8.1 光波动力学一般方程 129

8.1.1 方程一般形式 129

8.1.2 方程复数形式 130

8.2 电光调制动力学方程 131

8.2.1 电光调制方程 131

8.2.2 纯相位调制 131

8.2.3 纯振幅调制 133

8.3 声光调制动力学方程 135

8.3.1 声光调制方程 135

8.3.2 布喇格条件解 136

8.3.3 声光调制效率 138

8.4 磁光调制动力学方程 140

8.4.1 磁光调制方程 140

8.4.2 旋光方程及求解 141

8.4.3 法拉第旋光角 142

本章小结 143

问题与思考 144

第9章 光波与外场作用 146

9.1 光波调制及评价 146

9.1.1 光波调制概述 146

9.1.2 调制光谱分析 147

9.1.3 调制评价指标 151

9.2 光波与电场作用 153

9.2.1 电光效应简介 153

9.2.2 线性调制原理 153

9.2.3 二次调制原理 158

9.2.4 电光调制方法 161

9.3 光波与声场作用 162

9.3.1 声光效应简介 162

9.3.2 声光调制原理 162

9.3.3 声光调制方法 165

9.4 光波与磁场作用 167

9.4.1 磁光效应简介 167

9.4.2 磁光调制原理 167

9.4.3 磁光调制方法 170

本章小结 171

问题与思考 172

第10章 光波之间互作用 174

10.1 非线性光学概述 174

10.1.1 非线性光学效应 174

10.1.2 非线性光学效率 175

10.2 非线性光学耦合理论 176

10.2.1 非线性光学耦合方程 176

10.2.2 非线性作用能量守恒 178

10.3 二阶非线性光学效应 178

10.3.1 三波混频概论 179

10.3.2 非线性光学系数 179

10.3.3 光二次谐波产生 182

10.3.4 光参量的变换 188

10.4 三阶非线性光学效应 194

10.4.1 三阶非线性简介 194

10.4.2 四波混频简介 194

10.4.3 相位共轭光波 198

本章小结 201

问题与思考 202

器件篇 207

第11章 光波导调控器件 207

11.1 电光控器件 207

11.1.1 电光调相器件 207

11.1.2 电光调幅器件 209

11.1.3 电光偏转器件 211

11.1.4 电光耦合器件 213

11.1.5 电光双稳态器件 216

11.2 磁光控器件 218

11.2.1 磁光调制器件 219

11.2.2 磁光隔离器件 220

11.2.3 磁光环行器件 222

11.2.4 磁光模转器件 224

11.2.5 磁光读写器件 225

11.3 声光控器件 226

11.3.1 弹光调制器件 227

11.3.2 声光调制器件 229

11.3.3 声光偏转器件 230

11.4 热光控器件 232

11.4.1 热光调制器件 232

11.4.2 热光开关器件 234

11.5 集成光控器件 236

11.5.1 器件发展和特点 236

11.5.2 器件类型及制作 237

本章小结 241

问题与思考 243

第12章 光波导器件研制 244

12.1 光波导制作概述 244

12.1.1 光波导材料 244

12.1.2 光波导制作 246

12.1.3 光波导加工 247

12.2 器件设计与研制 251

12.2.1 光波导器件概述 251

12.2.2 光波导器件设计 252

12.2.3 光波导器件制作 256

本章小结 265

问题与思考 266

应用篇 269

第13章 光测量技术应用 269

13.1 光测量导论 269

13.1.1 光测量基础知识 269

13.1.2 光测量方法技术 271

13.1.3 光测量常用光源 272

13.1.4 光测量用探测器 274

13.2 光测量误差 276

13.2.1 误差简介 276

13.2.2 误差源 277

13.2.3 误差分类 278

13.2.4 误差分析 279

13.3 光测量技术 283

13.3.1 光干涉测量技术 283

13.3.2 光衍射测量技术 288

13.3.3 光全息与散斑测量技术 293

本章小结 297

问题与思考 298

第14章 光通信技术应用 299

14.1 光通信导论 299

14.1.1 光通信发展简史 300

14.1.2 光通信系统结构 302

14.1.3 光通信技术类型 306

14.2 光通信器件 306

14.2.1 光通信有源器件 307

14.2.2 光通信无源器件 315

14.2.3 光通信集成器件 323

14.3 光通信应用 323

14.3.1 多信道复用技术 323

14.3.2 全光纤通信系统 325

14.3.3 光纤通信网简介 327

本章小结 330

问题与思考 331

第15章 光传感技术应用 332

15.1 光传感导论 332

15.1.1 光传感发展简史 332

15.1.2 光传感结构原理 336

15.1.3 光传感特征类型 339

15.2 光传感技术 341

15.2.1 光波导传感技术 341

15.2.2 光栅传感技术 343

15.2.3 光纤光栅传感技术 346

15.3 光传感应用 353

15.3.1 光传感工业领域应用 353

15.3.2 光传感农业领域应用 355

15.3.3 光传感医疗领域应用 357

15.3.4 光传感环保领域应用 358

15.3.5 光传感管理领域应用 359

15.3.6 光传感军事领域应用 361

本章小结 363

问题与思考 364

参考文献 366

英文缩略语 369

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