基础篇 3
第1章 光波学基础概论 3
1.1光波特征参量 3
1.1.1光波频率 4
1.1.2光波波长 4
1.1.3光波振幅 4
1.1.4光波相位 5
1.1.5光波偏振 6
1.2光波表征方法 7
1.2.1三角函数法 7
1.2.2复数表征法 8
1.2.3矢量图形法 9
1.3光波基本形态 9
1.3.1光线 10
1.3.2光束 10
1.3.3高斯光束 10
1.3.4平面波 11
1.3.5球面波 12
1.3.6柱面波 13
1.3.7抛物面波 14
1.4光波重要性质 14
1.4.1独立传输性质 14
1.4.2反射折射性质 15
1.4.3吸收性质 16
1.4.4色散性质 16
1.4.5干涉性质 17
1.4.6衍射性质 18
1.4.7偏振性质 19
本章小结 23
问题与思考 23
第2章 光波分析方法 24
2.1光波导问题 24
2.1.1传输特点 24
2.1.2基本问题 24
2.2基本方法 25
2.2.1光线分析法 25
2.2.2波动光学法 28
2.2.3本地平面波法 29
2.3数值方法 30
2.3.1光束传输法 30
2.3.2传输矩阵法 32
2.3.3有限元法 33
2.3.4有限差分法 36
2.4等效方法 39
2.4.1有效折射率法 39
2.4.2等效电路法 41
本章小结 44
问题与思考 45
第3章 光传输介质波导 46
3.1光传输介质 46
3.1.1基本概念 46
3.1.2介质极化 46
3.1.3介质分类 46
3.2介质光波导 47
3.2.1介质波导概述 47
3.2.2光波导简介 48
3.2.3光波导分类 48
3.2.4光波导应用 51
3.3典型光波导 51
3.3.1基本结构 51
3.3.2平板光波导 51
3.3.3圆柱光波导 53
3.3.4微结构光波导 55
3.3.5弯曲光波导 55
3.3.6特种光波导 56
本章小结 58
问题与思考 58
运动篇 63
第4章 光波运动学方程 63
4.1光波场方程 63
4.1.1基本场方程 63
4.1.2矢量场方程 64
4.1.3标量场方程 66
4.2波导场方程 66
4.2.1本征方程 66
4.2.2模式及特点 67
4.2.3光波导场解 68
4.3光波运动学方程 70
4.3.1光波耦合方程 70
4.3.2典型运动学方程 71
本章小结 72
问题与思考 73
第5章 各向同性介质光传输 75
5.1各向同性介质高斯光束 75
5.1.1类透镜介质光束传输 75
5.1.2介质中高斯光束传输 76
5.1.3基模高斯光束主要特征 78
5.1.4介质中高斯光束高阶模 80
5.2类透镜介质高斯光束 81
5.2.1类透镜高斯光束传输分析 81
5.2.2类透镜高斯光束变换定律 82
5.2.3类透镜介质高斯光束简正模 84
5.3激光脉冲传输与色散 86
5.3.1一维脉冲标量光波及特性 86
5.3.2色散介质的激光脉冲传输 88
5.3.3类透镜介质的群速度色散 89
本章小结 92
问题与思考 92
第6章 各向异性介质光传输 94
6.1各向异性介质表征与分类 94
6.1.1介电张量 94
6.1.2晶体分类 96
6.1.3折射率椭球 97
6.2各向异性介质光传输分析 98
6.2.1晶体光学基本方程 98
6.2.2晶体光波传输特性 101
6.2.3晶体边界的双折射 105
6.2.4光波介质损耗影响 109
6.3各向异性介质旋光特性 110
6.3.1旋光现象 110
6.3.2旋光机理 111
6.3.3偏振态方程 115
本章小结 117
问题与思考 118
第7章 周期性介质光传输 120
7.1周期性介质表征与分类 120
7.1.1周期性介质表征 120
7.1.2周期性介质分类 121
7.2周期性介质简正模理论 121
7.2.1简正模与布洛赫波 121
7.2.2一维周期性介质光传输 122
7.2.3周期性层状介质光传输 126
7.3周期性介质耦合模理论 133
7.3.1耦合模理论 133
7.3.2双模式耦合 135
本章小结 138
问题与思考 139
动力篇 143
第8章 光波动力学方程 143
8.1光波动力学一般方程 143
8.1.1方程一般形式 143
8.1.2方程复数形式 144
8.2电光调制动力学方程 145
8.2.1电光调制方程 145
8.2.2纯相位调制 146
8.2.3纯振幅调制 148
8.3声光调制动力学方程 149
8.3.1声光调制方程 149
8.3.2布喇格条件解 151
8.3.3声光调制效率 153
8.4磁光调制动力学方程 154
8.4.1磁光调制方程 154
8.4.2旋光方程及求解 156
8.4.3法拉第旋光角 157
本章小结 158
问题与思考 159
第9章 光波与外场作用 161
9.1光波调制及评价 161
9.1.1光波调制概述 161
9.1.2调制光谱分析 162
9.1.3调制评价指标 167
9.2光波与电场作用 169
9.2.1电光效应简介 169
9.2.2线性调制原理 169
9.2.3二次调制原理 174
9.2.4电光调制方法 177
9.3光波与声场作用 178
9.3.1声光效应简介 178
9.3.2声光调制原理 178
9.3.3声光调制方法 181
9.4光波与磁场作用 183
9.4.1磁光效应简介 183
9.4.2磁光调制原理 183
9.3.3磁光调制方法 186
本章小结 188
问题与思考 189
第10章 光波之间互作用 190
10.1非线性光学概述 190
10.1.1非线性光学效应 190
10.1.2非线性光学效率 191
10.2非线性光学耦合理论 192
10.2.1非线性光学耦合方程 192
10.2.2非线性作用能量守恒 194
10.3二阶非线性光学效应 195
10.3.1三波混频概论 195
10.3.2非线性光学系数 196
10.3.3光二次谐波产生 199
10.3.4光参量的变换 205
10.4三阶非线性光学效应 211
10.4.1三阶非线性简介 211
10.4.2四波混频简介 211
10.4.3相位共轭光波 214
本章小结 218
问题与思考 219
器件篇 223
第11章 光波导调控器件 223
11.1电光控器件 223
11.1.1电光调相器件 223
11.1.2电光调幅器件 225
11.1.3电光偏转器件 227
11.1.4电光耦合器件 229
11.1.5电光双稳态器件 233
11.2磁光控器件 235
11.2.1磁光调制器件 235
11.2.2磁光隔离器件 237
11.2.3磁光环行器件 239
11.2.4磁光模式转换器件 241
11.2.5磁光读写器件 242
11.3声光控器件 244
11.3.1弹光调制器件 244
11.3.2声光调制器件 246
11.3.3声光偏转器件 248
11.4热光控器件 249
11.4.1热光调制器件 250
11.4.2热光开关器件 252
11.5集成光控器件 254
11.5.1器件发展和特点 254
11.5.2器件类型及制作 255
本章小结 259
问题与思考 261
第12章 光波导器件研制 262
12.1光波导制作概述 262
12.1.1光波导材料 262
12.1.2光波导制作 264
12.1.3光波导加工 265
12.2器件设计与研制 270
12.2.1光波导器件概述 270
12.2.2光波导器件设计 270
12.2.3光波导器件制作 274
本章小结 284
问题与思考 284
应用篇 289
第13章 光测量技术应用 289
13.1光测量导论 289
13.1.1光测量基础知识 289
13.1.2光测量方法技术 292
13.1.3光测量常用光源 294
13.1.4光测量用探测器 298
13.2光测量误差 304
13.2.1误差简介 304
13.2.2误差源 305
13.2.3误差分类 306
13.2.4误差分析 307
13.3光测量技术 312
13.3.1光干涉测量技术 313
13.3.2光衍射测量技术 318
13.3.3光全息与散斑测量技术 323
本章小结 328
问题与思考 328
第14章 光通信技术应用 330
14.1光通信导论 330
14.1.1光通信发展简史 331
14.1.2光通信系统结构 333
14.1.3光通信技术类型 337
14.2光通信器件 338
14.2.1光通信有源器件 338
14.2.2光通信无源器件 347
14.2.3光通信集成器件 355
14.3光通信应用 356
14.3.1多信道复用技术 356
14.3.2全光纤通信系统 358
14.3.3光纤通信网简介 361
本章小结 364
问题与思考 364
第15章 光传感技术应用 366
15.1光传感导论 366
15.1.1光传感发展简史 367
15.1.2光传感结构原理 372
15.1.3光传感特征类型 375
15.2光传感技术 377
15.2.1光波导传感技术 377
15.2.2光栅传感技术 380
15.2.3纤栅传感技术 383
15.3光传感应用 390
15.3.1光传感工业领域应用 390
15.3.2光传感农业领域应用 393
15.3.3光传感医疗领域应用 395
15.3.4光传感环保领域应用 396
15.3.5光传感管理领域应用 397
15.3.6光传感军事领域应用 399
本章小结 402
问题与思考 403
主要参考文献 404
附录：英文缩略语 406