光电信息科学与工程类专业规划教材：光波导理论基础教程

图书标准信息

• 作者 李淑凤、李成仁、宋昌烈 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2013-03
• 版次 1
• ISBN 9787121197147
• 定价 39.90元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 192页
• 字数 330千字
• 正文语种 简体中文
• 丛书 光电信息科学与工程类专业规划教材

【内容简介】

　　《光电信息科学与工程类专业规划教材：光波导理论基础教程》以几何光学和波动光学理论为基础，系统阐述了介质光波导的分析方法和光传输特性。波导涉及阶跃式折射率分布和渐变式折射率分布的二维薄膜波导、三维条形波导及光纤，主要内容涵盖各种波导的解析与数值分析方法、模式分类与特征、模式场的分布与传输特性、模耦合理论等，并介绍了几种无源光波导器件和光波导放大器的工作原理及特性，同时对光子晶体波导也做了介绍。每章都附有一定数量的习题。

【目录】

第1章电磁场理论
1.1麦克斯韦方程
1.2电磁场边界条件
1.3单色平面电磁波
1.4坡印亭矢量和传输功率
1.5亥姆霍兹方程
1.6平面电磁波的反射和折射
1.7光的全反射与倏逝波
1.8全反射相移与古斯-汉森位移
习题

第2章几何光学
2.1程函方程
2.2光传播路径分析
2.2.1光线方程
2.2.2光线方程应用举例
2.3费马原理
习题

第3章光波导几何分析
3.1均匀介质薄膜波导
3.2折射率渐变薄膜波导中的光线
3.3阶跃光纤中的光线
3.3.1子午光线
3.3.2偏斜光线
3.4梯度光纤中的光线
3.4.1柱坐标的光线方程
3.4.2光线不变量
3.4.3光线判据函数
3.4.4光线分析
3.5传播时延与色散特性
3.5.1均匀介质波导的时延差
3.5.2折射率渐变介质波导的时延差
3.5.3光纤的色散
习题

第4章薄膜波导模式理论
4.1均匀薄膜波导特征方程
4.2薄膜波导电磁场方程
4.3TE模分析
4.4TM模分析
4.5导模特性
4.5.1导模截止
4.5.2导模定则
4.5.3导模数量
4.5.4单模传输
4.5.5截止波长
4.5.6归一化参量与薄膜波导色散曲线
4.6导模光强和功率
4.6.1导模光强
4.6.2传输功率
习题

第5章三维光波导
5.1三维光波导结构
5.2马卡提里近似法
5.3场方程与形式解
5.4模特征方程
5.5模特征方程
5.6模式特性
5.6.1导模条件与模截止
5.6.2单模传输
5.6.3截止波长
5.6.4矩形波导色散曲线与模场分布
5.7有效折射率法
5.7.1矩形波导
5.7.2脊波导
5.7.3条载波导及四层平板波导
习题

第6章光纤模式理论
6.1光纤的电磁场方程
6.2阶跃光纤电磁场方程的矢量解法
6.2.1芯区和包层的电磁场
6.2.2导模特征方程
6.2.3导模分类
6.2.4导模截止条件与单模传输
6.2.5模色散曲线
6.2.6导模电磁场分布
6.3光纤的线偏振模
6.3.1场的直角分量与场方程的标量解法
6.3.2线偏振模及简并度
6.3.3LPmn模的矢量模组成
6.3.4LP模光强和功率
6.3.5阶跃多模光纤的导模数量
6.4梯度光纤模场分析
6.4.1梯度光纤场方程及标量解
6.4.2传播常数
6.4.3模式群和导模数量
习题

第7章电磁场分析的有限元法
7.1微分方程边值问题
7.1.1边值问题
7.1.2Ritz方法
7.1.3Galerkin方法
7.1.4本征值方程
7.2有限元分析
7.2.1区域离散和单元划分
7.2.2线性插值函数与基函数
7.2.3单元方程的扩展-全局方程的建立
7.2.4二阶单元与基函数
7.3光波导模式问题的应用举例
7.3.1单元大小对计算结果的影响
7.3.2脊波导模场的有限元计算
7.3.3伪模
习题

第8章模式耦合理论
8.1模式的正交性与完备性
8.1.1横场方程
8.1.2模式的正交性及归一化
8.1.3展开式的完备性
8.2模耦合方程
8.2.1理想正规模式展开的模耦合方程
8.2.2本地正规模式展开的模耦合方程
8.3模耦合方程的微扰解-双向模耦合
习题

第9章无源光器件
9.1光纤光栅
9.1.1光纤光栅耦合方程
9.1.2光纤光栅传输特性
9.1.3光纤光栅滤波特性
9.2平面波导光栅
9.3双波导定向耦合器
9.4波分复用/解复用器
9.4.1角色散型
9.4.2干涉型
9.4.3F-P腔光滤波型
9.4.4阵列波导光栅
9.5光开关
习题

第10章光波导放大器
10.1概述
10.2铒离子的光谱特性
10.2.1Er3+能级结构
10.2.2Er3+的光致发光机制
10.3速率方程
10.3.1光放大原理及光泵浦波长
10.3.2镱-铒共掺系统的速率方程
10.3.3铒离子荧光特性
10.3.4粒子数反转
10.4光波传输方程
10.5放大器增益特性
习题

第11章光子晶体波导
11.1光子晶体理论
11.1.1光子晶体结构与两种晶格
11.1.2平面波展开法
11.1.3二维光子晶体带隙结构
11.2光子晶体波导
11.2.1二维光子晶体波导
11.2.2二维平板光子晶体波导
习题

第12章光波导的制备
12.1概述
12.2光纤制造
12.3薄膜制备
12.3.1蒸发法
12.3.2直流磁控溅射法
12.3.3中频、射频磁控溅射法
12.3.4脉冲激光沉积法
12.3.5薄膜制备的化学方法
12.3.6薄膜的退火
12.4薄膜的表征
12.4.1X射线衍射仪
12.4.2扫描电镜
12.4.3电子探针
12.5三维光波导的制作
12.5.1光刻技术
12.5.2加工技术
习题

附录ABessel方程与Bessel函数
A.1Bessel方程与Bessel函数
A.2各类Bessel函数的渐近展开式
A.3Bessel函数的递推关系
附录BLPmn模特征方程与其组成的矢量模特征方程的等价性
附录C自伴算符
C.1二维散度定理
C.2自伴算符
参考文献