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第1章 电磁场理论基础 1

1.1 麦克斯韦方程组 2

1.1.1 麦克斯韦方程组 2

1.1.2 电磁场边界条件 4

1.1.3 坡印廷矢量 5

1.2 波动方程组和亥姆霍兹方程组 7

1.3 求解标量齐次亥姆霍兹方程 9

1.4 几何光学理论 11

1.4.1 Eikonal方程 11

1.4.2 射线方程 13

1.4.3 实例 14

第2章 平面光波导的分析方法 19

2.1 阶跃型平面光波导的几何光学描述 20

2.2 渐变型平面光波导的几何光学描述 22

2.3 模式场 26

2.3.1 模式场的引入 26

2.3. 2对模式场的理解 28

2.3.3 模式场各分量的相位关系 32

2.3.4 模式场的分类 33

2.4 阶跃型平面光波导的波动光学描述 35

2.4.1 TE模式 36

2.4.2　 TM模式 39

2.4.3 传播模式和辐射模式 40

2.4.4 截止参数 41

2.4.5 单模传播和模数量 43

2.5 渐变型平面光波导的波动光学描述 44

2.5.1 平方律渐变型平面光波导 44

2.5.2 渐变型折射率平面光波导的WKB近似 48

2.5.3 渐变型折射率平面光波导的变分法 52

第3章 条形光波导 58

3.1 马卡梯里近似解法 60

3.1.1 马卡梯里近似 60

3.1.2 Exmn模式 63

3.1.3 Eymn模式 66

3.2 微扰法 67

第4章 光纤的模式理论 74

4.1 光纤的构造和分类 74

4.2 光纤中的光线传输 76

4.2.1 光线路径 77

4.2.2 数值孔径 79

4.3 阶跃光纤的模式理论 82

4.3.1 矢量模解 83

4.3.2 导波模的特征方程 93

4.3.3 导波模分类 96

4.3.4 导波模的截止参数和单模传输条件 99

4.3.5 远离截止状态时的导波模 107

4.3.6 导波的场型图 109

4.4 阶跃光纤中的线偏振模 111

4.4.1 标量近似方法 112

4.4.2 线偏振模场解及特征方程 114

4.4.3 线偏振模特征 117

4.4.4 LPmn模与矢量模之间的对应关系 120

4.4.5 LPmn模的功率分布 121

4.4.6 多模光纤中的模数量 124

4.5 渐变光纤的解析解法 125

4.5.1 抛物线型折射率分布光纤中的标量近似解 125

4.5.2 传输常数 131

4.5.3 模式数量 132

4.6 均匀光纤中导波偏振态的分析 134

4.6.1 琼斯矩阵法 134

4.6.2 光纤偏振态的分析 135

第5章 光纤的损耗和色散 140

5.1 光纤的损耗 140

5.1.1 光纤的损耗系数 141

5.1.2 吸收损耗 142

5.1.3 散射损耗 145

5.1.4 光纤弯曲损耗 148

5.2 光纤色散的分类 151

5.2.1 模式色散 154

5.2.2 材料色散和Sellmeier定律 155

5.2.3 波导色散 158

5.2.4 偏振模色散 159

5.3 光信号在色散光纤中的传播 162

5.3.1 群时延的概念 165

5.3.2 脉冲展宽 167

5.3.3 色散的定量描述 174

5.3.4 基本传输方程 175

5.4 单模光纤的色散 176

5.4.1 群时延 177

5.4.2 色散 179

5.4.3 单模光纤按照其色散特性的分类 182

第6章 光纤中的非线性效应 186

6.1 非线性传输方程 187

6.1.1 光波与介质的非线性作用 187

6.1.2 石英光纤的非线性折射率 191

6.1.3 非线性传输方程 193

6.2 自相位调制（SPM） 199

6.2.1 SPM的基本理论描述 199

6.2.2 超高斯脉冲的SPM谱展宽 203

6.2.3 色散和SPM对脉冲传输的共同作用 207

6.3 交叉相位调制（XPM） 207

6.3.1 不同频率的光之间的XPM 208

6.3.2 正交偏振模式之间的XPM 212

6.3.3 准连续反向传输光波之间的XPM 214

6.4 四波混频（FWM） 215

6.4.1 四波混频的概念与准连续波FWM的非线性传输方程 215

6.4.2 泵浦光与信号光 218

6.4.3 FWM光学相位共轭与光谱反转 220

6.4.4 色散对光纤FWM的影响 223

6.5 光纤中的光学孤子 224

6.5.1 光纤中光学孤立子的基本特性 225

6.5.2 影响光孤子传输的主要因素 228

第7章 光波导的耦合 231

7.1 光波导的横向耦合 231

7.1.1 耦合波方程 231

7.1.2 耦合方程的解 236

7.2 平板定向耦合器 239

7.3 光波导的纵向耦合 242

7.4 光纤光栅 245

参考文献 251