光子学 现代通信光电子学 第6版PDF电子书下载

第1章 电磁场和电磁波 1

1.0 引言 1

1.1 麦克斯韦方程和边界条件 1

1.2 能量密度和玻印亭矢量 3

1.3 单色场和复函数体系 4

1.4 波动方程和单色平面波 7

1.5 色散和群速度 10

1.6 偏振态及其表示（斯托克斯参数和邦加球） 15

1.7 各向异性介质（晶体）中的电磁波传播 25

1.8 平面光波在单轴各向异性介质中的相位延迟 30

1.9 琼斯矩阵方法 36

1.10 相干的基本理论 46

习题 49

参考文献 57

第2章 光线和光束的传播 58

2.0 引言 58

2.1 光线矩阵 58

2.2 偏折光线和重入光线 63

2.3 在类透镜介质中的光线 64

2.4 平方律折射率介质中的波动方程 67

2.5 均匀介质中的高斯光束 68

2.6 在类透镜介质中的基模高斯光束——ABCD定律 72

2.7 在透镜波导中的高斯光束 76

2.8 在均匀介质中的高斯光束高阶模 76

2.9 在平方律折射率变化的介质中的高斯光束 80

2.10 光波在二次型增益分布介质中的传播 83

2.11 椭圆高斯光束 84

2.12 光线传播和衍射积分 88

习题 93

参考文献 96

第3章 电介质平板和光纤中的导波 98

3.0 引言 98

3.1 对称板波导中的TE和TM模 98

3.2 非对称平板波导中的TE和TM模 105

3.3 阶跃型圆柱状电介质波导（光纤中的线性偏振模） 112

3.4 等效折射率理论 122

3.5 光纤中的波导色散 124

3.6 硅光纤中的损耗 129

习题 133

参考文献 139

第4章 光学共振腔 141

4.0 引言 141

4.1 法布里-珀罗标准具 144

4.2 用作光谱分析仪的法布里-珀罗标准具 153

4.3 球面镜光学共振腔 155

4.4 模的稳定性判据 158

4.5 广义共振腔中的模式——自洽法 159

4.6 光共振腔中的共振频率 162

4.7 光学共振腔中的损耗 164

4.8 环形共振腔 165

4.9 多腔标准具 174

4.10 模式耦合和耦合损耗 183

习题 185

参考文献 188

第5章 辐射和原子系统的相互作用 190

5.0 引言 190

5.1 原子跃迁和电磁波 190

5.2 原子极化和介电常数 191

5.3 经典电子模型 192

5.4 色散和复折射率 194

5.5 线形函数——均匀增宽和非均匀增宽 198

5.6 受激跃迁——吸收和放大 201

5.7 均匀激光介质中的增益饱和 206

5.8 非均匀激光介质中的增益饱和 208

习题 210

参考文献 211

第6章 激光振荡理论和特殊激光系统 213

6.0 引言 213

6.1 法布里-珀罗激光器 213

6.2 振荡频率 217

6.3 三能级和四能级激光器 219

6.4 激光振荡器的功率 221

6.5 激光振荡器的最佳输出耦合 223

6.6 多模激光振荡器和锁模 226

6.7 在均匀增宽激光系统中的锁模 237

6.8 脉冲宽度的测量和啁啾脉冲的收缩 244

6.9 巨脉冲（调Q）激光器 251

6.10 多普勒增宽气体激光器中的烧孔效应和兰姆凹陷 256

6.11 一些特殊激光器系统 259

6.12 频率谱和光频的计量 270

习题 274

参考文献 277

第7章 光纤中的色散和偏振模色散 280

7.0 引言 280

7.1 光传输系统中的色散 280

7.2 色散介质中的光脉冲传播 283

7.3 光纤中的偏振效应 288

7.4 偏振主态 290

7.5 偏振模色散的矢量分析 294

7.6 高阶PMD和色散补偿器 308

习题 311

参考文献 316

第8章 非线性光学 317

8.0 引言 317

8.1 非线性极化的物理起源 317

8.2 二阶非线性现象——一般方法 318

8.3 电磁场方程和光学二次谐波产生 321

8.4 其他二阶非线性光学过程 331

8.5 准相位匹配 338

8.6 三阶非线性过程 341

8.7 受激布里渊散射 347

8.8 四波混频和相位共轭 351

8.9 参变振荡的频率调谐 358

习题 360

参考文献 363

第9章 激光光束的电光调制 365

9.0 引言 365

9.1 线性电光效应 365

9.2 电光调制——相位和振幅 376

9.3 高频调制的考虑 384

9.4 电吸收和电吸收调制器 387

9.5 液晶中的电光效率 390

9.6 声光效应（光弹性效应） 395

9.7 声波对光的散射 401

9.8 布拉格衍射——耦合波分析 404

9.9 布拉格盒和光束偏转器 411

习题 414

参考文献 417

第10章 光产生和光探测中的噪声 418

10.0 引言 418

10.1 噪声功率引起的限制 418

10.2 噪声——基本定义和定理 421

10.3 一列随机发生的事件的谱密度函数 423

10.4 散粒噪声 425

10.5 热噪声（约翰孙噪声） 426

10.6 激光振荡器中的自发辐射噪声 430

10.7 激光线宽的相矢量推导 434

10.8 相干与干涉 441

10.9 二进制脉码调制系统中的误码率 446

习题 448

参考文献 449

第11章 光辐射的探测 450

11.0 引言 450

11.1 光激励跃迁速率 450

11.2 光电倍增管 451

11.3 电倍增管中的噪声机制 453

11.4 光电倍增管的外差探测 455

11.5 光电导探测器 458

11.6 p-n结 463

11.7 半导体光电二极管 466

11.8 雪崩光电二极管 473

11.9 激光器的功率涨落噪声 476

习题 480

参考文献 481

第12章 周期性媒质中波的传播 483

12.0 引言 483

12.1 周期性媒质 483

12.2 周期性分层媒质——布洛赫波 488

12.3 布拉格反射器 497

12.4 耦合波分析 501

12.5 周期性波导 513

12.6 滤波器和光纤布拉格光栅 522

12.7 啁啾折射率光栅和锥形折射率光栅 526

12.8 二维和三维周期性媒质（光子晶体） 532

习题 538

参考文献 539

第13章 波导耦合 541

13.0 导言 541

13.1 模式的一般特性 541

13.2 介质微扰理论和模式耦合 546

13.3 两个平行波导的耦合-定向耦合器 549

13.4 N个平行相同波导间的耦合——超模 555

13.5 相位匹配和频率选择性耦合——复用 559

13.6 模式转换器 562

习题 565

参考文献 569

第14章 光纤中的非线性光学效应 570

14.0 引言 570

14.1 克尔效应和自相位调制 570

14.2 交叉相位调制——极化 574

14.3 非简并四波混频 577

14.4 部分简并四波混频 588

14.5 光孤子 597

习题 603

参考文献 605

第15章 半导体激光器——理论及应用 607

15.0 引言 607

15.1 半导体物理基础知识 607

15.2 半导体（激光器）介质内的增益和吸收 613

15.3 GaAs/Ga1-xAlxAs激光器 618

15.4 一些实际的激光器结构 623

15.5 半导体激光器的直流调制 627

15.6 电流调制半导体激光器中的增益抑制和频率啁啾 631

15.7 集成光电子学 639

习题 641

参考文献 642

第16章 先进半导体激光器 645

16.0 引言 645

16.1 量子阱内的载流子（高级选题） 645

16.2 量子阱激光器的增益 650

16.3 分布反馈激光器 655

16.4 垂直腔表面发射半导体激光器 666

习题 672

参考文献 673

第17章 光放大器 675

17.0 引言 675

17.1 半导体光放大器 675

17.2 掺铒光纤放大器 678

17.3 放大自发辐射 681

17.4 光纤链路中的光放大 685

17.5 拉曼光放大器 691

习题 697

参考文献 700

第18章 量子噪声和压缩态的经典处理 702

18.0 引言 702

18.1 不确定性原理与量子噪声 702

18.2 光场的压缩态 710

习题 717

参考文献 719

附录A 柱面坐标下的波动函数和贝塞尔函数 720

附录B 阶跃型圆形波导的精确解 725

附录C 克拉默斯·克勒尼希（Kramers-Kroning）关系 734

附录D 利用薄透镜实现相干电磁场的变换 738

附录E 费米能级和其温度相关性 741

附录F 立方？3m晶体中的电光效应 744

附录G 功率单位与衰减单位的转换关系 747

索引 748