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目录1

引言1

第一章　电磁场理论基础1

§1-1 电磁场基本方程1

§1-1.1　麦克斯韦方程组1

§1-1.2　物质方程3

§1-1.3　波动方程4

参考资料5

§1-1.4　边界条件6

§1-1.5　电磁场的能量8

§1-2.1　平面波的解10

§1-2　平面波10

§1-2.2　平面波在介质常数突变界面上的反射与折射13

§1-2.3　全反射和反射波的相移18

§1-3　零波长近似20

§1-3.1 光线方程21

§1-3.2　光线在界面上反射时的Goos H？nchen位移25

§1-3.3　光线在变折射率介质层中的传播26

习题27

参考资料27

第二章　平板介质波导29

§2-1 波动光学分析方法30

§2-1.1　平板介质波导中的光线传播31

§2-1.2 Goos-H？nchen位移34

§2-1.3　特征方程35

§2-2 电磁场理论分析方法37

§2-2.1　波动方程的解37

§2-2.2　TE模式39

§2-2.3 TM模式43

§2-2.4　传导模式与辐射模式46

§2-2.5 平板介质波导本征模式系的正交性和完整性53

§2-2.6　传导模式场结构54

习题56

参考资料57

§3-1.1 各向同性均匀介质平板的离子交换58

§3-1 波导结构58

第三章　变折射率平板介质波导58

§3-1.2　各向同性均匀介质平板的电诱导离子迁移61

§3-1.3　外扩散技术64

§3-1.4　内扩散技术66

§3-1.5　p-n结的变折射率平板波导模型66

§3-1.6　变折射率平板介质波导结构模型分类67

§3-2 光线方程的解69

§3-2.1　平方律介质中的光线轨迹70

§3-2.2　指数律介质中的光线轨迹71

§3-3 波动方程的近似解75

§3-3.1　平方律介质77

§3-3.2　指数律介质（TE波）81

§3-3.3　指数律介质（TM波）84

§3-4 传输函数法86

§3-4.1　传输函数的确定87

§3-4.2　高斯场的传播89

§3-4.3　高斯场传播的特性91

习题94

参考资料95

第四章 周期平板介质波导97

§4-1 周期波导的耦合方程97

§4-1.1　本征模式之间的耦合97

§4-1.2　耦合模方程99

§4-1.3　耦合模方程的解101

§4-2.1　周期图样掩膜的制备102

§4-2　周期波导的工艺技术与结构102

§4-2.2　周期结构的蚀刻工艺104

§4-2.3　周期波导的结构106

§4-3　周期波导的基本特性106

§4-3.1 周期波导耦合模的基本关系106

§4-3.2　周期波导的基本特性110

习题111

参考资料112

第五章　光路集成技术114

§5-1 光学功能单元与光路集成114

§5-2　集成光发射器116

§5-2.1 同质p-n结激光器117

§5-2.2　集成异质结激光器118

§5-2.3　分布反馈激光器120

§5-2.4　调制与激光器集成光发射器122

§5-3 集成光电探测放大器123

§5-4　集成光学工艺125

习题126

参考资料127

第六章　套层型圆柱介质波导129

§6-1 波动方程的解130

§6-1.1　波动方程的精确解130

§6-1.2　弱导波导近似135

§6-1.3　套层型圆柱介质波导中的光传输模式137

§6-2　特征方程的解141

§6-2.1 l＝0模式的特征方程和截止点142

§6-2.2　l＞0模式的近似特征方程和截止点143

§6-2.3　特征方程的渐近解146

§6-3 传导模式的场147

§6-3.1　传导模式场的表达式及其模式场结构147

§6-3.2　波导横截面上的场强分布和功率流152

§6-3.3　传导模式的群速度155

§6-4 套层模式与辐射模式158

§6-4.1　套层模式159

§6-4.2　辐射模式160

§6-4.3 套层型圆柱介质波导本征模式的正交性和完整性161

习题162

参考资料164

第七章　圆柱形介质波导的结构与制造工艺165

§7-1 波导结构165

§7-2 利用扩散规律制造圆柱形波导169

§7-2.1　恒定边值下的扩散——熔盐法离子交换170

§7-2.2　高温下玻璃体之间的扩散——双坩埚法离子交换174

§7-3 梯度逼近抛物线型折射率剖面结构波导的制造178

工艺178

§7-3.1　MCVD工艺179

§7-3.2　MCVD法的基本关系180

§7-3.3　MCVD法的工艺流程184

§7-3.4　MCVD 工艺的性能186

§7-3.5　PMCVD工艺与PCVD工艺188

§7-3.6 OVD工艺与VAD工艺190

习题191

参考资料192

第八章　变折射率圆柱介质波导194

§8-1 光线方程的解194

§8-1.1　抛物线近似195

§8-1.2　抛物线介质中的光线轨迹…………………………………19？§8-1.3　光线延迟差198

§8-2　近似标量波动方程的解200

§8-2.1　模态分析200

§8-2.2　传输函数203

§8-2.3　在离轴点上垂直入射高斯光束的传播206

§8-2.4　光束路径208

§8-2.5　光束横截面上的强度分布213

§8-2.6　介质吸收的影响215

§8-3　基本波动方程217

§8-3.1　波动方程的一般形式218

§8-3.2　各类模式的波动方程221

§8-3.3　标量波动方程与边界条件226

§8-3.4　在抛物线型圆柱介质波导中标量波动方程的解227

§8-4 近似方法232

§8-4.1　微扰法232

§8-4.2　WKB方法241

§8-4.3　传播模数245

§8-4.4　变分法247

习题248

参考资料249

第九章　光波导的损耗251

§9-1 材料的吸收损耗252

§9-1.1　过渡元素离子的吸收253

§9-1.2　羟基-OH的吸收257

§9-1.3　基质的吸收258

§9-2　高纯原料与洁净条件259

§9-3　材料的散射损耗260

§9-3.1　不均匀性散射260

§9-3.2　不均匀性散射引起的波导噪音263

§9-3.3　应力的影响265

§9-3.4　瑞利散射266

§9-4 波导结构损耗267

§9-4.1　杂模损耗267

§9-4.2　弯曲损耗269

§9-4.3　波导不均匀性损耗272

习题273

参考资料273

第十章　光脉冲波导传输的展宽275

§10-1 光波导中引起脉冲展宽的因素276

§10-2　几何光学分析方法278

§10-2.1 在套层型圆柱波导纤维中高斯光源的脉冲响应278

§10-2.2 在套层型圆柱波导纤维中高斯时间和空间分布脉冲的响应283

§10-2.3 在梯度折射率圆柱波导纤维中的光线延迟284

§10-3 模态分析方法285

§10-3.1 高斯时间脉冲的响应公式286

§10-3.2　在平方律介质波导中高斯时间和空间脉冲的响应289

§10-3.3　介质色散引起的脉冲展宽293

§10 3.4　超低色散的波导结构295

习题299

参考资料300

第十一章　耦合波理论301

§11-1 光波导模式的激发302

§11-1.1　椭圆高斯场的传播及其表达式的简化303

§11-1.2　被激发的传导模式及其本征值304

§11-1.3　模式激发效率及其在远截止态（a＞＞？w0）或近截止态（wm＜＜a？w0）时的近似解析表达式305

§11-2　耦合模方程308

§11-2.1　规则波导本征模式的耦合模方程308

§11-2.2　本地规则波导本征模式的耦合模方程315

§11-3 耦合模方程的微扰解317

§11-4 耦合功率理论322

§11-5 光波导纤维的连接326

习题329

参考资料330

第十二章　变折射率光学介质的成象理论331

§12-1.1　麦克斯韦鱼眼332

§12-1 变折射率光学介质332

§12-1.2 Luneburg透镜334

§12-1.3 Wood透镜334

§12-1.4 离子扩散型变折射率介质335

§12-2 哈密顿成象理论336

§12-2.1 光学哈密顿公式336

§12-2.2 傍轴近似光学340

§12-2.3 实例350

§12-2.4 数值结果354

§12-3 光线跟踪方法357

习题360

参考资料361

名词索引362