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目录 1

第一章 高斯光束 1

§1.1电磁场的运动方程 2

1．麦克斯韦方程组 2

2．物质方程 3

3．边值关系 4

4．能量密度和能流密度 5

5．波动方程 6

1．单色平面波 7

§1.2平面电磁波 7

2．等相面和相速 10

3．平面波的偏振态 12

4．光强 13

§1.3球面波和任意简谐波 16

1．球面波 16

2．任意简谐波 18

3．波包和群速 19

4．程函方程与光线方程 24

1波动方程的基模解 28

§1.4基模高斯光束 28

2．基模高斯光束的场分布与传输特点 31

§1.5高阶模解——厄密－高斯光束 39

1．厄密－高斯光束 39

2．场的横向分布 43

§1.6高阶模解——拉革尔－高斯光束 49

1拉革尔－高斯光束 49

2．场的横向分布 52

1．基模椭圆高斯光束 59

§1.7椭圆高斯光束 59

2．场分布及传输特点 62

3．高阶模椭圆高斯光束 65

§1.8矢量高斯光束 66

1．复点源概念 66

2．偶极场 69

3．近似处理 72

第二章 高斯光束的衍射 78

§2.1惠更斯－菲湼耳原理 78

1．惠更斯－菲涅耳原理 78

2．傍轴近似 81

3．菲涅耳近似和夫琅和费近似 82

§2.2高斯光束的夫琅和费衍射 85

1高斯光束夫琅和费单缝衍射 85

2．高斯光束夫琅和费圆孔衍射 90

§2.3高斯光束的菲湼耳衍射 97

1．高斯光束菲涅耳圆孔衍射 97

2．与球面波菲涅耳圆孔衍射的比较 98

3．菲涅耳衍射的应用 102

1．基模高斯光束的衍射损耗及有效通光孔径 108

§2.4高斯光束的衍射解释 108

§2.5高斯光束的衍射损耗 108

2．高阶模高斯光束的衍射损耗 110

3．横模限制 118

第三章 高斯光束的传输与变换 122

§3.1高斯光束的传输 122

1球面波的传输 122

2．高斯光束的传输 123

1．透镜的变换性质 125

§3.2高斯光束的透镜变换 125

2．球面波的透镜变换 126

3．高斯光束的透镜变换 128

4．结果分析 130

5．高斯光束的聚焦 135

§3.3望远镜系统对高斯光束的变换 138

1．望远镜系统的变换 138

2．准直 141

3．发射 144

1．简单光学元件或结构的光线矩阵 151

§3.4光线矩阵 151

2．复杂光学系统的光线矩阵 153

3．组合矩阵 156

§3.5 ABCD定则 161

1．ABCp定则 161

2．光学谐振腔 163

3．光导管——类透镜介质 167

§3.6高斯光束的图解法 173

1．柯林斯图 173

2．∑圆π圆图 177

1．高斯光束在椭球界面上的反射和折射 181

§3.7在椭球界面斜入射情况下高斯光束的反射和折射 181

2．矩阵表示 189

3．透镜的结构参数与光学参数 192

§3.8模耦合及匹配 203

1．模耦合系数 203

2．几种模匹配方式 206

§3.9高斯光束在增益（损耗）平方分布介质中的传播 211

1．波动方程的近似解 211

2．结果分析 215

§4.1光学谐振腔的研究方法 235

1．谐振腔的衍射理论 235

§3.10高斯光束在各向异性介质中的传播 235

第四章 激光束与光学谐振腔 235

2．谐振腔的光束传输分析方法 238

3．几何光学分析方法 239

§4.2谐振腔参数与模参数关系的一般描述 240

1．多元件复杂谐振腔的稳定性条件 240

2．腔－膜参数关系式 241

3．稳定腔的本征值和腔模的谐振频率 243

4．复杂非稳腔特性的描述 245

5．镜面反射率为高斯分布的谐振腔 256

6．相位复共轭谐振腔 264

7．模匹配概念在谐振腔计算中的应用 270

§4.3单透镜谐振腔的分析 272

1．单透镜谐振腔的稳定性条件 272

2．单透镜谐振腔内的光束参数 285

3．单透镜谐振腔的热扰稳定性条件 290

4．非稳单透镜谐振腔的共轭点光束 298

5．关于等价谐振腔 300

1．G参数与稳定性条件 305

§4.4腔内含有两个透镜的谐振腔的分析 305

2．望远镜谐振腔（稳定腔）内的光束参数 319

3．非稳望远镜谐振腔的共轭点光束参数 322

4．望远镜谐振腔的热扰稳定性条件 326

§4.5含有三个透镜的谐振腔的分析 330

1．G参数与稳定区 330

2．腔内光束参数 337

3．非稳定三透镜谐振腔的共轭点光束参数 351

4．热透镜焦距的等价 361

1．拆叠谐振腔的分析 363

5．关于符号规定的说明 363

§4.6折叠谐振腔和环形谐振腔的分析 363

2．环形谐振腔的分析 376

3．四镜环形谐振腔的分析 387

4．单球面镜环形腔和多镜环形腔的分析 394

5．非稳环形腔 402

第五章 导波光学基础 408

§5.1平板波导——光线分析法 408

1．平板波导的一般分析 408

2．色散方程 410

3．TE模和TM模 411

4．色散方程的图解法 413

5．导模截止 416

6．古斯－汉欣（Goos-Hanchen）位移 419

7．功率流 421

§5.2平板波导——电磁理论分析法 425

1．TE模 425

2．TM模 428

§5.3矩形介质波导 430

1．马可蒂里近似解 430

2．模方程的近似解 435

3．结果分析 436

4．Emnx模 437

§5.4圆柱波导 438

1．数值孔径 438

2．波动方程的标量解 440

3．用轴向场表示横场 442

4．边界条件及特征方程 446

5．导模截止 450

6．场型图 456

1．波导的衰减 461

§5.5衰减和色散 461

2．色散 471

§5.6耦合模理论 480

1．耦合模方程 480

2．矩形栅状结构波导的反射与透射 487

3．分布反馈激光器 490

§5.7光束耦合 494

1．直接耦合 494

2．棱镜耦合及光栅耦合 498