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引论 1

第1章 电磁场理论 9

1.1引言 9

1.2 Maxwell方程 9

1.3电磁波在自由空间中的传播 10

1.4电磁波的能量分布与扩散 12

1.5电磁波在各向异性介质中的传播 14

1.6 Snell定律 17

1.7 Brewster角 18

1.8光波的相干性 20

参考文献 23

第2章Gauss光束 24

2.1引言 24

2.2 Gauss光束的基本方程 24

2.3 Gauss光束的低次横模 26

2.4 Gauss光束低次横模的物理意义 29

2.5 Gauss光束的高次模 32

参考文献 34

第3章 波动光学 35

3.1单色光束的干涉 35

3.2时间相于性与空间相干性 37

3.3增透膜与高反射膜的工作原理 39

3.4双光束干涉与多光束干涉 41

3.5光束的衍射 42

3.6 Fresnel衍射 47

3.7 Fraunhofer衍射 49

3.8衍射光栅 50

3.9光学仪器的分辨能力 52

3.10光束的偏振 54

3.11偏振光束的反射和折射 56

3.12双折射情况下的偏振 57

3.13椭圆偏振光束和圆偏振光束 60

3.14 Kerr效应 63

3.15光束偏振平面的偏转 64

参考文献 66

第4章 量子物理学 67

4.1光的双重性 67

4.2 Plank热辐射理论 68

4.3光电效应 72

4.4辐射压力与Compton效应 75

4.5波函数理论 78

4.6波函数的特性 79

4.7不确定性关系与Schrodinger方程 80

4.8量子力学中的算子及其特性 84

4.9重要物理量的算子 87

4.10量子力学算子形式的Schrodinger方程 90

4.11自由粒子的运动 91

4.12在无限高墙一维势能阱中的粒子 92

4.13线性简谐振荡器 97

4.14矩形势能门槛的反射与透射 101

4.15有限宽度的矩形势能障碍区 105

4.16隧道效应 107

参考文献 111

第5章 原子物理学 112

5.1氢原子的光谱系列 112

5.2 Boor氢原子理论 113

5.3 Frank和Hertz的实验 117

5.4氢原子的量子力学模型 120

5.5氢原子中电子的1s状态 127

5.6在轨道运行中电子的磁性力矩与机械力矩 130

5.7碱金属的光谱 131

5.8电子的自旋 134

5.9电子脉冲总力矩 136

5.10在外磁场中的原子 137

5.11等效粒子系统 140

5.12 Paula量子数法则 141

5.13受激辐射与激光器 143

参考文献 149

第6章 集成光电子学 150

6.1引言 150

6.2平面光波导 150

6.3平面波导的光传播模式 153

6.4单模的平面波导 155

6.5光波导模式的有效折射率 157

6.6波导模式的电磁学描述 158

6.7 Goos-H？nchen位移 163

6.8脊形波导 164

6.9波导的传输损耗 167

6.10弯曲波导 172

6.11波导与光路的耦合 173

6.12光波导传输损耗的测量 176

6.13光纤 179

参考文献 186

第7章 光纤陀螺 187

7.1引言 187

7.2 Sagnac效应 188

7.3光纤陀螺的互易性光路 190

7.4开环式光纤陀螺的读出系统 192

7.5闭环式光纤陀螺的读出系统与标度因数误差 197

7.6光纤陀螺的零偏稳定性 201

7.7光纤陀螺的噪声 205

7.8光纤陀螺的设计方法 206

7.9光纤陀螺产品设计的实例 208

7.10精密级光纤陀螺的探索性研究 210

7.11采用光子带隙光纤的干涉型光纤陀螺 211

7.12干涉型与谐振型两种光学陀螺的比较 213

7.13采用空芯光子带隙光纤的谐振型光纤陀螺 215

7.14 Brilloium光纤陀螺的探索性研究 217

参考文献 223

第8章 循环干涉型光学陀螺 225

8.1引言 225

8.2循环干涉型光纤陀螺的系统方案 226

8.3循环干涉型光纤陀螺的理论分析 227

8.4循环干涉型光纤陀螺的实验 233

8.5有源循环干涉型光纤陀螺 239

参考文献 242

第9章 激光陀螺 244

9.1引言 244

9.2棱镜式激光陀螺的结构与性能 245

9.3反射镜式激光陀螺的结构与性能 249

9.4双向环形激光器 252

9.5激光陀螺光路的控制 260

9.6激光陀螺的闭锁阈值与抖动偏频 266

9.7抖动偏频激光陀螺的读出装置 270

9.8激光陀螺技术的发展方向 279

参考文献 281

第10章 零闭锁激光陀螺 283

10.1引言 283

10.2激光陀螺闭锁阈值的测量与调节 285

10.3超短光脉冲零闭锁激光陀螺的实验证明（增益介质为染料） 293

10.4超短光脉冲零闭锁激光陀螺的实验证明（增益介质为钛宝石） 296

10.5超短光脉冲零闭锁激光陀螺原理样机的设计 298

10.6清华大学与美国New Mexico大学合作设计的零闭锁激光陀螺原理样机 300

参考文献 306

第11章 超辐射发光二极管 307

11.1引言 307

11.2工作原理 309

11.3管芯的封装 310

11.4外延层的设计与工艺 311

11.5外延层的性能参数 315

11.6纵向结构的设计 318

11.7光谱特性的测试 318

11.8光功率特性的测试 320

11.9偏振特性的测试 322

11.10本章小结 323

参考文献 324

第12章 掺铒超荧光光纤光源 325

12.1引言 325

12.2放大自发辐射 325

12.3双程与单程结构 327

12.4仿真计算 330

12.5功率特性 334

12.6光谱特性 336

12.7光谱特性的温度稳定性 340

12.8光纤陀螺对掺铒光纤光源的反馈作用 344

参考文献 349

第13章 二极管激光器 350

13.1引言 350

13.2谐振型集成光学陀螺对光源的要求 351

13.3二极管激光器应用于有源腔集成光学陀螺的可行性 356

13.4分布反馈式二极管激光器的研制 357

13.5分布反馈式二极管激光器的设计方法 359

13.6外腔式二极管激光器的设计方法 365

13.7二极管激光器线宽的测试方法 367

参考文献 370

第14章 无源集成光电子器件 371

14.1引言 371

14.2无源平面光波导材料的淀积 371

14.3无源平面光波导的光刻 374

14.4干法刻蚀 376

14.5无源平面光波导的离子交换 377

14.6无源Sagnac效应敏感环 378

14.7采用光子带隙光纤的光纤陀螺 389

14.8本章小结 390

参考文献 391

第15章 有源集成光电子器件 393

15.1引言 393

15.2有源Sagnac效应敏感环 393

15.3本章小结 402

参考文献 403

附录A丁衡高院士为英文版《集成光学陀螺》论文集撰写的序 404

附录B丁衡高院士为《激光陀螺技术》技术报告与论文集撰写的序 407

附录C作者及其合作者有关光学陀螺研究的著作 409