光电子物理及应用PDF电子书下载

第1章 光的基础知识 1

1.1 几何光学 1

1.1.1 光线与波面 1

1.1.2 几何光学的基本实验定律 1

1.1.3 费马原理 2

1.2 波动光学 3

1.2.1 波速和折射率 3

1.2.2 电磁波谱 3

1.2.3 光的衍射 4

1.2.4 光的干涉 6

1.2.5 光的偏振 9

1.2.6 电磁场基本方程与波动方程 13

习题1 17

第2章 激光原理与技术 19

2.1 光辐射量子理论基础 19

2.1.1 热辐射 19

2.1.2 黑体的经典辐射定律 20

2.1.3 普朗克辐射公式 23

2.1.4 光电效应 24

2.1.5 爱因斯坦的量子解释 25

2.1.6 康普顿效应 27

2.2 光辐射产生的基本原理 29

2.2.1 三种跃迁 29

2.2.2 辐射与吸收之间的关系 31

2.2.3 光谱线加宽及类型 33

2.2.4 光与物质体系相互作用的量子解释 36

2.3 激光产生的条件 38

2.3.1 激光产生的必要条件 38

2.3.2 激光产生的充分条件 40

2.4 激光器的基本结构及激光模式 43

2.4.1 激光器的基本结构 43

2.4.2 谐振腔的限模作用 51

2.4.3 激光模式 51

2.5 高斯光束 54

2.5.1 光线传输矩阵 55

2.5.2 高斯光束的基本性质和q参数 57

2.5.3 高斯光束的传输变换 58

2.5.4 高斯光束的聚焦 59

2.5.5 高斯光束的匹配 62

2.5.6 高斯光束的准直 63

2.5.7 高斯光束的自再现与稳定球面腔 64

2.6 激光器的输出 65

2.6.1 输出功率 65

2.6.2 激光的输出特性 66

2.7 激光单元技术 67

2.7.1 激光调制技术 67

2.7.2 激光调Q技术 70

2.7.3 激光锁模技术 74

2.7.4 激光选模技术 74

2.7.5 激光稳频技术 76

习题2 77

第3章 激光传输 78

3.1 激光在大气中的传输 78

3.1.1 大气分子的吸收 78

3.1.2 大气分子的散射 79

3.2 激光在介质中的传输 80

3.2.1 光在介质分界面上的反射和折射 80

3.2.2 光在单层介质膜上的反射 82

3.2.3 光在非均匀介质中的传输 83

3.2.4 光在晶体中的传输 84

3.2.5 电光调制 86

3.3 激光在光纤中的传输 87

3.3.1 光纤的结构与种类 87

3.3.2 光纤的传输特性 89

3.3.3 光纤的损耗与色散 93

习题3 96

第4章 光电探测技术 97

4.1 光电探测的物理效应 97

4.1.1 外光电效应 97

4.1.2 内光电效应 99

4.1.3 光热效应 104

4.2 光探测器的性能参数和噪声 105

4.2.1 光探测器的性能参数 105

4.2.2 光探测器的噪声 109

4.3 光电探测器的探测方式 111

4.3.1 直接探测与外差探测的基本原理 111

4.3.2 两种探测方式的性能分析 112

4.4 光电探测器 114

4.4.1 光电探测器的分类 114

4.4.2 典型光电探测器 115

习题4 119

第5章 集成光波导理论和集成光子器件 121

5.1 集成光波导理论 121

5.1.1 平板波导的几何光学理论 121

5.1.2 平板波导中的导行波 122

5.1.3 波动理论分析方法 124

5.1.4 耦合模理论 129

5.1.5 光束传播法 133

5.2 无源光波导器件 136

5.2.1 光波导耦合器 136

5.2.2 谐振环 140

5.2.3 AWG波分复用器 144

5.2.4 其他无源光波导器件 146

5.3 有源光波导器件 147

5.3.1 调制器 147

5.3.2 光开关 152

5.3.3 光波导放大器和激光器 153

5.4 光波导主要工艺和材料简介 155

5.4.1 光波导主要工艺 155

5.4.2 光波导主要材料 161

5.5 集成光波导的应用 162

5.5.1 微波光子 162

5.5.2 光子计算机 164

5.5.3 光波导传感器 165

习题5 167

第6章 纳米光学 168

6.1 纳米光学概述 168

6.1.1 纳米光学本质 168

6.1.2 纳米光学研究范畴 168

6.2 纳米光学基础 169

6.2.1 低维光波导理论 169

6.2.2 倏逝波概念及性质 170

6.2.3 金属的色散模型 170

6.3 纳米光学器件 172

6.3.1 光子晶体 172

6.3.2 纳米介质光波导 175

6.3.3 表面等离子激元概念及性质 177

6.3.4 表面等离子激元器件及应用领域 181

6.4 纳米成像技术 184

6.4.1 超分辨荧光成像 184

6.4.2 近场光学显微技术 186

6.4.3 金属增强拉曼技术 187

6.5 纳米制造技术 189

6.5.1 基于“Top-down”工艺的纳米制造技术 189

6.5.2 基于“Bottom-up”工艺的纳米制造技术 189

6.5.3 亚波长光刻技术 190

习题6 192

第7章 光电子技术应用实例 193

7.1 光电成像器件 193

7.1.1 CCD图像传感器 193

7.1.2 CMOS图像传感器 194

7.1.3 红外焦平面阵列 196

7.1.4 图像增强器 197

7.2 平板显示器件 199

7.2.1 液晶显示 200

7.2.2 等离子体显示板 204

7.3 光存储器件 207

7.3.1 光存储器概述 207

7.3.2 光盘存储器的工作原理 210

7.3.3 光盘存储技术的发展 214

7.4 光纤通信技术 217

7.4.1 光纤通信的发展过程 217

7.4.2 光纤通信技术的特点 218

7.4.3 光纤通信技术的种类 218

7.4.4 光纤通信与光电子器件 220

7.5 光生伏特器件 227

7.5.1 硅光电二极管 228

7.5.2 硅太阳能电池 231

习题7 234

参考文献 235