第1章 引言 1
1.1光电子学的研究内容 1
1.2光电子学的发展简史 2
1.3本书的总体结构 5
1.4本章小结 6
第2章 光学谐振腔与高斯光束 7
2.1矩阵光学简述 7
2.1.1光学元件的传播矩阵 8
2.1.2光学系统的传播矩阵 10
2.2光学谐振腔基础 14
2.2.1平面谐振腔 14
2.2.2二维、三维谐振腔与模密度 18
2.2.3球面谐振腔 20
2.3高斯光束 21
2.3.1高斯光束简述 22
2.3.2高斯光束的特性 23
2.3.3高斯光束经过光学系统的变换 29
2.3.4球面谐振腔中的高斯光束 34
2.4微型谐振腔 36
2.5本章小结 40
习题 40
第3章 导波光学 43
3.1平面介质波导 43
3.2波导光纤基础 46
3.2.1光线的传播 47
3.2.2光波的传播 49
3.2.3单模光纤 55
3.2.4保偏光纤 55
3.3渐变折射率光纤 56
3.3.1传导光波 58
3.3.2传播常数与速度 61
3.4光纤衰减与色散 63
3.4.1衰减 63
3.4.2色散 65
3.4.3脉冲传播 69
3.5光子晶体波导 71
3.6本章小结 76
习题 76
第4章 光子光学 78
4.1光子 78
4.1.1光子能量与不可分性 78
4.1.2光子的位置 79
4.1.3光子的动量 80
4.1.4光子的偏振 82
4.1.5光子的干涉 83
4.1.6光子时间特性 84
4.2光子流 84
4.2.1平均光子通量 85
4.2.2光子通量的随机性 87
4.2.3光子数统计分布 87
4.2.4光子流的随机分割 92
4.3原子、分子和固体 94
4.3.1能级 94
4.3.2热平衡下能级的占据 98
4.4光子与原子的相互作用 100
4.4.1光子与原子的作用 100
4.4.2自发辐射 102
4.4.3受激辐射和吸收 103
4.4.4线形加宽 105
4.4.5激光冷却和捕获原子 108
4.5热光 108
4.5.1光子和原子之间的热平衡 108
4.5.2黑体辐射谱 110
4.6光子的吸收与散射 111
4.7本章小结 114
习题 114
第5章 激光器机理 118
5.1激光放大器 118
5.1.1激光放大器的增益与相移 120
5.1.2激光放大器的功率源 123
5.1.3激光放大器的非线性与增益饱和 132
5.2激光振荡理论 136
5.2.1光学放大与反馈 136
5.2.2激光振荡条件 137
5.3激光输出特性 140
5.3.1功率 140
5.3.2激光的光谱分布 143
5.3.3空间分布与偏振 146
5.3.4选模 147
5.3.5典型激光器的特性 150
5.4脉冲激光器 151
5.4.1脉冲激光器常用技术 151
5.4.2瞬态效应分析 153
5.4.3调Q 155
5.4.4锁模 158
5.5光纤激光器概述 161
5.5.1激光和光纤激光器简介 162
5.5.2连续掺镱光纤激光器 162
5.5.3调Q脉冲光纤激光器 163
5.6本章小结 165
习题 165
第6章 半导体的光电特性 170
6.1半导体 170
6.1.1能带和电荷载流子 170
6.1.2半导体材料 173
6.1.3电子和空穴浓度 176
6.1.4载流子的产生、复合及注入 183
6.1.5同质结 185
6.1.6异质结 189
6.2光子与电子、空穴的相互作用 190
6.2.1带间吸收和发射 193
6.2.2吸收率和发射率 196
6.2.3折射率 201
6.3本章小结 202
习题 202
第7章 半导体光电子器件 205
7.1发光二极管 205
7.1.1注入式电致发光 205
7.1.2LED的特性 211
7.2半导体激光器 218
7.2.1放大、反馈和振荡 218
7.2.2功率 221
7.2.3光谱分布 224
7.2.4空间分布 225
7.2.5单频模式选择 226
7.2.6典型激光器的特征 227
7.3光电二极管 228
7.3.1P-N型光电二极管 228
7.3.2P-I-N光电二极管 234
7.3.3异质结光电二极管 235
7.4本章小结 235
习题 236
第8章 光的调制 238
8.1电光调制 238
8.1.1电光效应 238
8.1.2电光调制器 245
8.1.3液晶的电光调制 253
8.1.4光折变 261
8.2声光调制 264
8.2.1声光效应 264
8.2.2光和声的相互作用 265
8.2.3声光器件 270
8.3液晶显示技术 273
8.3.1平板式液晶显示 273
8.3.2液晶投影显示 276
8.4本章小结 277
习题 277
第9章 非线性光学 281
9.1非线性光学介质 281
9.1.1非线性波动方程 283
9.1.2非线性光学的散射理论：玻恩近似 283
9.2二阶非线性光学 284
9.2.1二次谐波感生和校正 284
9.2.2电光效应 286
9.2.3三波混频 287
9.3三阶非线性光学 290
9.3.1三次谐波感生和自位相调制 291
9.3.2四波混频 293
9.3.3光学位相共轭 294
9.4二阶非线性光学的耦合波理论 297
9.4.1耦合波方程 297
9.4.2均匀平面波的三波混频 299
9.4.3简并三波混频 299
9.4.4频率转换 302
9.4.5参量放大和参量振荡 303
9.5三阶非线性光学的耦合波理论 305
9.5.1耦合波方程 305
9.5.2简并四波混频 306
9.5.3位相共轭 307
9.6各向异性非线性介质 308
9.6.1对称性 308
9.6.2各向异性二阶非线性介质中的三波混频 309
9.6.3三波混频中的位相匹配 309
9.7非线性光学在量子信息中的应用 310
9.7.1偏振纠缠光子对的制备 310
9.7.2单光子态的制备 312
9.8本章小结 313
习题 313
附录 中英文词汇对照 315
参考文献 321