光电子技术 第2版PDF电子书下载

第1章 电磁波与光波 1

1.1 麦克斯韦方程组及其物理意义 1

1.1.1 麦克斯韦方程组的积分形式 1

1.1.2 麦克斯韦方程组的微分形式 3

1.1.3 介质方程与边界条件 4

1.2 平面电磁波的性质 7

1.3 光的电磁理论与电磁波谱 10

思考题 13

第2章 激光与半导体光源 14

2.1 激光的原理、特性和应用 14

2.1.1 玻尔假说与粒子数正常分布 14

2.1.2 自发辐射、受激辐射和受激吸收 15

2.1.3 粒子数反转与光放大 17

2.1.4 能级的寿命 17

2.1.5 激光器的基本结构 18

2.1.6 激活介质的粒子数反转与增益系数 18

2.1.7 谐振腔与阈值 20

2.1.8 激光的纵模和横模 20

2.1.9 几种典型的激光器 22

2.1.10 激光的特性及应用 24

2.2 半导体光源——发光二极管与半导体激光器 28

2.2.1 半导体中的能带 28

2.2.2 发光二极管 32

2.2.3 发光二极管的主要特性及应用 35

2.2.4 半导体激光器 40

2.2.5 半导体激光器的主要特性及应用 45

思考题 51

第3章 光波的传输 52

3.1 光波在各向同性介质中的传播 52

3.1.1 单色平面波与单色球面波的复数表达式 52

3.1.2 平面电磁波场中能量的传播 55

3.1.3 相速度与群速度 58

3.1.4 高斯光束的传播特性 59

3.1.5 光波在介质界面上的反射与折射 62

3.1.6 光波在导电介质中的传播 66

3.2 光波在各向异性介质中的传播 67

3.2.1 各向异性的透明介质中传播的单色平面波 68

3.2.2 晶体中D与E的关系、光线椭球 69

3.2.3 折射率椭球 70

3.3 薄膜波导 73

3.3.1 薄膜波导的射线理论分析 73

3.3.2 薄膜波导的波动理论分析 79

3.4 光纤传输原理 83

3.4.1 光纤的结构和分类 83

3.4.2 阶跃光纤的射线理论分析 84

3.4.3 梯度光纤的射线理论分析 88

3.4.4 阶跃光纤的模式理论分析 92

3.4.5 梯度光纤的WKB分析法 103

3.4.6 光纤的基本特性 106

3.4.7 光纤中的非线性光学效应 112

思考题 119

第4章 光波的调制 120

4.1 调制方法概述 120

4.2 各种调制方法的特性分析 121

4.2.1 振幅调制 121

4.2.2 强度调制 121

4.2.3 频率调制 121

4.2.4 相位调制 122

4.3 电光调制的物理基础 122

4.3.1 电光效应、电光张量 122

4.3.2 电光延迟 127

4.4 电光调制器 128

4.4.1 电光强度调制 128

4.4.2 横向电光调制 131

4.4.3 高频电光调制 131

4.5 电光偏转 134

4.5.1 电光偏转的基本原理 134

4.5.2 电光开关 136

4.6 声光调制的物理基础 137

4.6.1 声波对光的散射效应 137

4.6.2 布喇格衍射的粒子模型 139

4.6.3 布喇格衍射的物理图像 139

4.6.4 声光调制 142

4.6.5 声光偏转 144

4.7 磁光调制 145

4.7.1 法拉第效应 145

4.7.2 磁光效应的应用前景 145

思考题 146

第5章 光波的探测与解调 147

5.1 光子探测方法 147

5.1.1 光子探测机理的分类及唯像描述 147

5.1.2 探测器中的噪声 154

5.1.3 光电探测器的特性指标 157

5.2 光致发射探测器 160

5.2.1 光致发射器件 160

5.2.2 真空光电二极管 160

5.2.3 光电倍增管 161

5.2.4 光电倍增管中的噪声 164

5.3 光波的解调及特殊探测方法 165

5.3.1 光波的解调 165

5.3.2 特殊探测方法 169

思考题 173

第6章 光纤通信系统基础 174

6.1 光纤通信系统简介 174

6.2 光纤中信号的蜕变 175

6.2.1 光波导中的信号衰减 175

6.2.2 光纤中的信号失真 176

6.3 半导体光源的特性及应用 177

6.3.1 光源的电光特性 177

6.3.2 光源的驱动 178

6.4 光信号的连接 180

6.4.1 光源与光纤的耦合 180

6.4.2 光纤之间的连接 181

6.5 光纤通信系统的设计原则 183

6.5.1 损耗因素 183

6.5.2 通信距离的拓展 184

6.6 光通信系统中的复用技术 185

6.6.1 时分复用技术 185

6.6.2 空分复用技术 186

6.6.3 波分复用技术 186

6.6.4 频分复用技术 187

6.7 光通信系统的维护设备 187

6.7.1 光时域反射计 187

6.7.2 光功率计 189

6.7.3 稳定光源 190

6.7.4 光纤熔接机及其附属设备 190

6.7.5 光纤光谱仪 191

思考题 192

附录 193

附录Ⅰ 矢量分析及场论的主要公式 193

附录Ⅱ 张量 195

附录Ⅲ 贝塞尔函数 197

参考文献 199