導(dǎo)波光學(xué)

2024年3月7日發(fā)(作者：宋楊萬里)

導(dǎo) 波 光 學(xué)

清華大學(xué) 電子工程系 范崇澄等 編著

內(nèi)容簡介

本書系 1988年出版的同名教材的修改版。全書由九章增至十二章，系統(tǒng)討論了用于光通信、光傳感和光信息處理的光波導(dǎo)的基本原理和特性。內(nèi)容包括光波理論的一般問題、平面與條形光波導(dǎo)、耦合波理論、階躍和漸變折射率光導(dǎo)纖維中的場解、光波導(dǎo)中的損耗、信號沿光波導(dǎo)傳輸時(shí)的彌散、單模光纖中的雙折射和偏振態(tài)的演化、光纖光柵、有源摻雜光纖以及光纖中的非線性等內(nèi)容。在敘述中強(qiáng)調(diào)基本物理概念和處理方法的思路，并介紹了本學(xué)科近期發(fā)展的某些重要成果。

本書適合于有關(guān)光通信、信息光電子學(xué)、電子物理、以及微波技術(shù)等專業(yè)的大學(xué)高年級學(xué)生及研究生閱讀，并可作為有關(guān)領(lǐng)域的教學(xué)、科學(xué)研究和工程技術(shù)人員參考。

教學(xué)大綱

總學(xué)時(shí)：60。

授課方式：講課+自學(xué)。

主要內(nèi)容（根據(jù)需要有所取舍）：

第一章 光導(dǎo)波理論的一般問題

§ 1-1 導(dǎo)波光學(xué)的基本問題及研究方法

§ 1-2 幾何光學(xué)方法

§ 1-3 波動(dòng)光學(xué)方法及波動(dòng)方程

§ 1-4 電磁波在介質(zhì)界面上的反射及古斯-漢欣位移

§ 1-5 光波導(dǎo)中模式的基本性質(zhì)

§ 1-6 弱導(dǎo)近似

§ 1-7 傳播常數(shù)（本征值）的積分表達(dá)式及變分定理

§ 1-8 相速、群速及色散特性

§ 1-9 本地平面波方法

§ 1-10 光束的衍射·幾何光學(xué)及本地平面波方法的應(yīng)用范圍

§ 1-11 介質(zhì)波導(dǎo)與金屬波導(dǎo)的若干比較

第二章 平面及條型光波導(dǎo)

§ 2-1 用本地平面波方法平面光波導(dǎo)的本征值方程

§ 2-2 用電磁場方法求解平面光波導(dǎo)

§ 2-3 條形光波導(dǎo)的近似解析解

§ 2-4 條形光波導(dǎo)的數(shù)值解法概述

第三章 耦合模理論

§ 3-1 模式正交性的及模式展開

§ 3-2 導(dǎo)波模式的激勵(lì)

§ 3-3 耦合模方程及耦合系數(shù)

§ 3-4 耦合模理論的局限及其改進(jìn)

第四章 導(dǎo)波光束的調(diào)制

§ 4-1 光波調(diào)制的一般概念

§ 4-2 晶體的電-光特性

§ 4-3 光波導(dǎo)的電-光調(diào)制

§ 4-4 定向耦合型調(diào)制器/開關(guān)

第五章 階躍折射率光纖中的場解

§5-1 數(shù)學(xué)模型及波動(dòng)方程的解

§5-2 模式分類準(zhǔn)則及模式場圖(本征函數(shù))

§5-3 導(dǎo)波模的色散特性及 U值的上、下限

§5-4 色散特性的進(jìn)一步簡化

§5-5 弱導(dǎo)光纖中場的標(biāo)量近似解—線偏振模

§5-6 平均功率與功率密度

§5-7 模式場的本地平面波描述

第六章 漸變折射率弱導(dǎo)光纖中的場解

§6-1 無界拋物線折射率弱導(dǎo)光纖中場的解析解

§6-2 WKB法求解導(dǎo)波模的本征函數(shù)及本征值

§6-3 模式容積及主模式號·泄漏模

§6-4 單模光纖的近似解法（一）——高斯近似

§6-5 單模光纖的近似解法(二) -- 等效階躍光纖近似（ESF）

§6-6 單模光纖的近似解法(三) - 矩等效階躍折射率近似及其改進(jìn)

§6-7 單模光纖的模場半徑

§6-8 單模光纖的截止波長

第七章 光波導(dǎo)中的傳輸損耗

§7-1 損耗起因和損耗譜

§7-2 本征吸收及瑞利散射損耗

§7-3 雜質(zhì)吸收

§7-4 彎曲損耗

§7-5 彎曲過渡損耗

§7-6 連接損耗

第八章 信號沿線性光波導(dǎo)傳輸時(shí)的畸變

§8-1 脈沖沿線性光波導(dǎo)傳輸時(shí)畸變的起因及描述方法

§8-2 材料色散

§8-3 g型多模光纖的模間彌散

§8-4 單模光纖的色散

§8-5 單模光纖的色散對系統(tǒng)色散的影響

§8-6 新型石英系光纖

第九章 單模光波導(dǎo)中的雙折射及偏振態(tài)的演化

§9-1 雙折射現(xiàn)象及其意義

§9-2 雙折射光纖的參數(shù)及其分類

§9-3 光纖中的線雙折射

§9-4 光纖中的圓雙折射

§9-5 偏振態(tài)沿光纖的演化（一）—瓊斯矩陣法

§9-6 單模光纖中偏振態(tài)的演化(二)—邦加球法

§9-7 偏振模色散在邦加球上的描述

第十章 光纖光柵

§10-1 概 述

§10-2光纖布拉格光柵(FBG)的基本原理、結(jié)構(gòu)和分析方法

§10-3 常見的 FBG

§10-4 采樣布拉格光柵(SBG)

§10-5 長周期光纖光柵

第十一章 摻鉺光纖放大器

§11-1 引 言

§11-2 摻鉺光纖放大器的基本工作原理與特性

§11-3 EDFA內(nèi)部物理過程的進(jìn)一步討論和 Giles參數(shù)

§11-4 EDFA 的穩(wěn)態(tài)工作特性

§11-5 EDFA中的增益瞬態(tài)過程

§11-6 EDFA的設(shè)計(jì)原則

第十二章 光纖中的非線性效應(yīng)

§12-1 引 言

§12-2 光纖中的非線性薛定鄂方程

§12-3 光纖中的受激散射

§12-4 光纖中的四波混頻效應(yīng)

§12-5 自相位調(diào)制（SPM）

§12-6 非線性色散光纖中信道內(nèi)的噪聲演化與調(diào)制不穩(wěn)定性

§12-7 信道間的串?dāng)_噪聲：互相位調(diào)制(XPM)和受激拉曼散射(SRS)

結(jié)語