光的电磁理论 光波的传播与控制PDF电子书下载

第一章　光在各向同性介质中的传播——光的电磁理论基础 1

1.1　光电磁场的基本方程 1

1.1.1　麦克斯韦方程和边界条件 1

1.1.2　电磁场的能量和能流 3

1.1.3　光电磁场的复数表示 4

1.2 平面光波的传播 5

1.2.1　波动方程 5

1.2.2　单色平面光波 6

1.2.3 平面光波的速度 7

1.2.4　单色平面光波的偏振 10

1.3　高斯光束的传播 17

1.3.1　标量波动方程 17

1.3.2　均匀介质中的高斯光束 18

1.3.3　类透镜介质中的高斯光束 23

习题一 37

参考文献 39

第二章　光在各向异性介质中的传播 41

2.1　各向异性介质的介电张量与晶体的分类 41

2.1.1　各向异性介质的介电张量 41

2.1.2　晶体的分类 42

2.2　光在晶体中的传播特性 43

2.2.1　光在晶体中传播特性的解析法描述 43

2.2.2　光在晶体中传播特性的几何法描述 51

2.2.3　光在晶体边界处的双折射 58

2.2.4　介质损耗对光波传播的影响 62

2.3　旋光性（圆双折射） 63

2.3.1　旋光现象 63

2.3.2　旋光现象的定性解释 64

2.3.3　旋光性的电磁理论 65

2.4　光在各向异性介质中传播的耦合模理论 69

2.4.1　耦合模方程 69

2.4.2　旋光性的耦合模理论 70

2.5　双折射光学系统的琼斯计算法 74

2.5.1　双折射光学元件的琼斯计算法 74

2.5.2　双折射光学系统的琼斯计算法 80

习题二 88

参考文献 93

第三章　光在非均匀介质中的传播 94

3.1　光在周期性介质中的传播 94

3.1.1　周期性介质 94

3.1.2　光在周期性介质中传播的简正模理论 95

3.1.3　光在周期性介质中传播的耦合模理论 107

3.1.4　电磁表面波 117

3.1.5　周期性介质中光波的相速度、群速度和能量速度 119

3.2　随机介质中的光传播——光散射 121

3.2.1　单粒子对光波的散射和吸收 122

3.2.2　稀疏分布粒子的光散射 131

3.2.3　喇曼散射和布里渊散射 132

3.3　光波的衍射 135

3.3.1　惠更斯—菲涅耳原理 135

3.3.2　基尔霍夫衍射积分定理 136

3.3.3　基尔霍夫衍射积分公式 138

3.3.4　菲涅耳衍射 141

3.3.5　夫琅和费衍射 145

习题三 147

参考文献 149

4.1.1　平板波导的射线光学理论 151

4.1 光在理想平板介质光波导中的传播 151

第四章 光在有限空间中的传播 151

4.1.2　平板波导的波动光学理论 158

4.2　光在平板波导中的传播特性 168

4.2.1　耦合模理论 168

4.2.2　均匀电介质微扰平板波导 169

4.2.3　周期性平板波导 171

4.2.4　分布反馈激光器 176

4.2.5　介质平板波导电光调制 181

4.2.6　波导间的模式耦合 183

4.2.7　其它平板波导 186

4.3　光在光纤中的传播 189

4.3.1　光纤的射线光学理论 190

4.3.2　光纤的波动光学理论 197

4.3.3　光纤光栅 203

附录Ⅰ 贝塞尔函数 207

习题四 209

参考文献 211

第五章　光在非线性介质中的传播 212

5.1 光在非线性介质中传播的电磁理论 212

5.1.1　非线性光学概述 212

5.1.2　非线性介质响应特性的描述 213

5.1.3　非线性光学相互作用的电磁理论 217

5.2　光的二次谐波产生 221

5.2.1　均匀平面光的二次谐波产生 221

5.2.2　高斯光束的二次谐波产生 234

5.3　光参量上转换 236

5.4　光参量放大与光参量振荡 239

5.4.1　光参量放大 239

5.4.2　光参量振荡器 241

5.4.3　背向光参量放大与振荡 248

5.5　受激布里渊散射 251

5.6　非线性光学相位共轭技术 254

5.6.1　非线性光学相位共轭技术概述 254

5.6.2 四波混频相位共轭理论 257

5.6.3　非线性光学相位共轭技术的应用 260

5.7　光学双稳态 264

5.7.1　光学双稳态概述 264

5.7.2　光学双稳态的基本原理 267

5.7.3　光学双稳态的基本型式 271

习题五 274

参考文献 278

6.1 光波的电光效应控制 280

第六章　光波传播的控制 280

6.1.1 线性电光效应的折射率椭球方法描述 281

6.1.2　电光晶体中光波的传播 302

6.2　光波的声光效应控制 309

6.2.1　声光效应的折射率椭球方法描述 309

6.2.2　布喇格衍射的耦合波理论分析 317

6.2.3　声光调制器 320

6.2.4　光束的声光扫描 324

6.2.5　声光空间光调制 326

6.3　光波的磁光效应控制 326

6.3.1 光波在法拉第介质中传播的简正模理论 327

6.3.2　光传播的磁光调制 329

6.3.3　磁光空间光调制 330

习题六 331

参考文献 333