第1章 光子和电子 1
1.1概述 1
1.2发展简史 1
1.3光的波动性 3
1.4偏振 6
1.5电磁波谱 8
1.6发射和吸收过程 9
1.7光子统计学 10
1.8电子的特性 12
1.9激光 20
1.10总结 20
练习题 20
参考文献 21
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第2章 光的波动性 22
2.1概述 22
2.2电磁波谱 22
2.3波的表现形式 22
2.4电磁波 25
2.4.1速度和折射率 25
2.4.2能量、功率和强度 27
2.4.3光学偏振 29
2.5反射和折射 30
2.6全内反射 37
2.7光的干涉 40
2.8光的波导 42
2.9干涉仪 44
2.10衍射 51
2.11高斯光束和稳态光学谐振器 56
2.12结论 58
练习题 58
参考文献 59
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第3章 偏振光学 60
3.1概述 60
3.2偏振椭球 60
3.3晶体光学 63
3.4减速波片 66
3.5一种可变化的波片：索雷-巴俾涅补偿器 69
3.6偏振棱镜 70
3.7线性双折射 71
3.8圆双折射 71
3.9椭圆双折射 72
3.10偏振效应的实用性 73
3.10.1电-光效应 75
3.10.2磁-光效应 76
3.10.3电旋效应 79
3.11偏振分析 79
3.12琼斯矩阵的形式 83
3.12.1线性双折射矩阵 84
3.12.2圆双折射矩阵 84
3.12.3椭圆双折射矩阵 85
3.12.4琼斯矩阵运算的本质 85
3.12.5延时器／旋转器对 89
3.13结论 90
练习题 91
参考文献 92
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第4章 光和物质：发射、传播和吸收过程 93
4.1概述 93
4.2光在均匀电介质中传播的经典理论 93
4.3光学色散 100
4.4光的发射和吸收 103
4.4.1基本过程 103
4.4.2激光发射原理 104
4.4.3发光 108
4.4.4光探测 109
4.4.5光发射 110
4.5结论 111
练习题 111
参考文献 112
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第5章 光学相干和相关 113
5.1概述 113
5.2相干性测量 114
5.3维纳-辛钦定理 119
5.4双光束干涉 120
5.5实际例子 123
5.5.1麦克尔逊恒星干涉仪 123
5.5.2马赫-曾德尔干涉仪 123
5.5.3光纤陀螺仪 124
5.5.4偏振光的双折射退极化 125
5.5.5激光的相干性 125
5.6结论 126
练习题 127
参考文献 127
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第6章 辐射和固体的物理学基本知识 128
6.1概述 128
6.2辐射 128
6.2.1黑体辐射 128
6.2.2量子效应 133
6.2.3黑体光源 134
6.2.4激光器工作原理 134
6.2.4.1速率方程和增益机理 134
6.2.4.2激光器结构 139
6.2.4.3模式锁定（锁模） 141
6.2.4.4 Q开关 143
6.3固体物质中的电子 145
6.3.1固体能带理论要点 146
6.3.2金属、绝缘体和半导体 151
6.3.3布里渊区 152
6.3.4半导体中的电子能量分布 156
6.3.5非本征半导体 160
6.3.6二元和三重半导体 161
6.4结论 164
练习题 164
参考文献 165
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第7章 光源、调制器和探测器 166
7.1概述 166
7.2光源 166
7.2.1激光光源 167
7.2.1.1概述 167
7.2.1.2氩离子激光器：一种四能级系统 167
7.2.1.3染料激光器 168
7.2.1.4 Nd-YAG激光器：一种固态激光器系统 169
7.2.1.5其他类型激光器 171
7.2.2半导体光源 171
7.2.2.1 p- n结 171
7.2.2.2发光二极管 174
7.2.2.3半导体激光二极管 176
7.2.2.4特殊类型的半导体激光二极管 179
7.3光学调制器 181
7.3.1电光调制器 182
7.3.2磁光调制器 187
7.3.3声光调制器 188
7.3.3.1拉曼-奈斯结构 188
7.3.3.2布拉格结构 192
7.4光探测器 196
7.4.1光导型探测器 196
7.4.2光敏二极管 199
7.4.2.1结型光敏二极管 199
7.4.2.2光敏二极管的性能参数 202
7.4.2.3 PIN光敏二极管 205
7.4.2.4光电倍增管 206
7.4.2.5雪崩光敏二极管 207
7.4.3光子计数 208
7.5结论 209
练习题 209
参考文献 211
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第8章 光学波导 212
8.1概述 212
8.2平板波导 213
8.3集成光学 219
8.4柱面波导 220
8.5光学纤维 223
8.6通信光纤 225
8.6.1光纤的衰减 226
8.6.2光纤的色散 227
8.6.2.1模式色散 229
8.6.2.2材料色散 231
8.6.2.3波导色散 233
8.6.2.4偏振模色散 234
8.6.2.5色散补偿 237
8.7偏振波导 238
8.8光子晶体光纤 242
8.8.1实芯光子晶体光纤 243
8.8.2空芯光子晶体光纤 243
8.9结论 244
练习题 244
参考文献 245
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第9章非线性光学 247
9.1概述 247
9.2非线性光学和光学纤维 248
9.3非线性光学的表达形式 249
9.4二次谐波的发生（倍频效应）和相位匹配 250
9.5光学混频 256
9.6与光强度相关的折射率 256
9.6.1光学克尔效应 257
9.6.2自相位调制 258
9.7四光子混合 260
9.8参量和非弹性过程 262
9.8.1拉曼散射 263
9.8.2受激拉曼散射 266
9.8.3光纤中的拉曼效应 266
9.8.4拉曼效应的实际应用 268
9.8.5布里渊散射 270
9.9孤子 275
9.10光敏性 278
9.10.1概述 278
9.10.2光纤布拉格光栅 279
9.11光子晶体光纤的非线性效应 284
9.11.1气体拉曼和布里渊光谱术 284
9.11.2谐波的生成 284
9.11.3 X射线的生成 285
9.12结论 285
练习题 285
参考文献 286
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第10章 光子学应用实例 288
10.1概述 288
10.2增透膜（或减反膜） 288
10.3利用光纤测量电流 291
10.4集成光学光谱分析仪 298
10.5音频光盘 300
10.6光纤陀螺仪 305
10.7全息术 311
10.8光时域反射计技术及其在分布式光纤拉曼温度传感器中的应用 316
10.8.1光时域反射计技术 317
10.8.2分布式光纤拉曼温度传感技术 319
10.8.3分布式光纤测量技术综述 322
10.9超短光脉冲的测量：自相关器 323
10.10光纤通信 328
10.10.1光纤放大器 330
10.10.2波分复用技术 333
10.10.3光纤激光器 336
10.10.4光波导耦合和开关 337
10.10.5相干系统 341
10.10.6对偏振模色散的进一步理解 347
10.10.6.1对光路长度的依赖性 348
10.10.6.2“长”和“短”界限的区分——相关长度 350
10.11结论 352
练习题 352
参考文献 354
推荐阅读资料 354
第11章 未来的光子学 355
第12章 附录 357
附录Ⅰ麦克斯韦方程 357
附录Ⅱ傅里叶逆变换定理 358
附录Ⅲ介电常数张量的对称性 360
附录Ⅳ偏振椭球 361
附录Ⅴ振荡电偶极子的辐射 363
附录Ⅵ δ函数 367
附录Ⅶ 费米-狄拉克函数 368
附录Ⅷ 二次谐波生成（倍频） 371
附录Ⅸ 抽样定理 374
附录Ⅹ半导体方程 375
附录ⅩⅠ对偏振模式色散的正式分析 378
参考文献 381
第13章 练习题的答案 382