高等光學仿真:光波導·激光

第1章 光的電磁理論基礎

1.1 麥克斯韋電磁理論

1.1.1 麥克斯韋方程組

1.1.2 邊界條件

1.1.3 時諧電磁場

1.1.4 電磁場的波動方程

1.2 平面波和疊加原理

1.2.1 平面波

1.2.2 疊加原理

1.3 微分算子

I.3.1 時間微分算子

1.3.2 空間微分算子

1.4 坡印廷矢量

1.4.1 真空中的坡印廷矢量

1.4.2 非傳導各向同性介質(zhì)中的坡印廷矢量

1.5 平面光波在電介質(zhì)表面的反射和折射

1.5.1 電矢量平行入射面

1.5.2 電矢量垂直入射面

1.5.3 菲涅耳公式

1.5.4 反射率和透射率

1.6 光波由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)

1.6.1 反射率、透射率變化

1.6.2 布魯斯特角

1.6.3 相位變化

1.7 光波由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)

1.7.1 反射率、透射率變化

1.7.2 全反射

1.7.3 相位變化

1.7.4 倏逝波

1.8 MATLAB預備技能與技巧

1.8.1 向量及其操作

1.8.2 MATLAB基本作圖

1.9 習題

第2章 理想平板介質(zhì)光波導中的光傳播特性及仿真

2.1 平板介質(zhì)光波導一般概念

2.2 平板光波導分析的射線法

2.2.1 振幅反射率和附加相移

2.2.2 特征方程

2.3 平板光波導中的TE模

2.3.1 TE模的電磁理論求解

2.3.2 TE模的特征方程和截止條件

2.3.3 TE模特征方程的MA'11,AB圖解

2.3.4 TE模特征方程的MA'ITI,AB數(shù)值求解

2.3.5 非對稱平面光波導和對稱平面光波導

2.3.6 TE模的截止波長

2.3.7 TE模場分布的MATI..AB圖示

2.3.8 TE模的傳輸功率

2.4 平板光波導中的TM模

2.4.1 TM模的電磁理論求解

2.4.2 TM模的特征方程

2.4.3 TM模的截止波長

2.4.4 T'M模的傳輸功率

2.5 MATLAB預備技能與技巧

2.5.1 MAT工,AB的腳本和函數(shù)

2.5.2 函數(shù)的函數(shù)

2.5.3 方程求根的MATLAB數(shù)值解法

2.5.4 方程求根的.MATLAB符號解法

2.6 習題

第3章 光纖中的光傳播特性及仿真

3.1 光纖的誕生和光纖通信

3.2 光纖的一般概念

3.2.1 光纖和光纜

3.2.2 光纖的種類

3.2.3 光纖的制造

……

第4章 高斯光束和光纖藕合

第5章 激光原理及仿真

第6章 高功率雙包層光纖激光器及仿真

術語索引

參考文獻

緒論

第1章 光波導原理與器件概述

1.1 導波光學的發(fā)展

1.1.1 導波光學基本概念

1.1.2 導波光學產(chǎn)生及發(fā)展過程

1.2 導波光學系統(tǒng)構(gòu)成及優(yōu)點

1.2.1 導波光學系統(tǒng)構(gòu)成

1.2.2 導波光學系統(tǒng)優(yōu)點

1.3 光波導器件的進展

1.3.1 光波導寬帶光調(diào)制器

1.3.2 光波導開關

1.3.3 光波導頻譜分析器

1.3.4 高密度信息讀取器

1.4 光波導技術研究熱點和發(fā)展趨勢

1.4.1 光波導技術的研究熱點

1.4.2 光波導技術的發(fā)展趨勢

小結(jié)

習題

第2章 光波導的理論基礎

2.1 光波導種類

2.1.1 按形狀分

2.1.2 按折射率分布分

2.2 光波導的射線光學理論

2.2.1 平面(板)光波導簡介

2.2.2 射線光學模型

2.2.3 光入射到介質(zhì)界面處的基本定律

2.2.4 全反射時的相移

2.2.5 平面光波導的導模

2.2.6 模式本征方程的圖解

2.2.7 應用實例

2.3 古斯·漢欣線移和有效厚度原理

2.3.1 古斯·漢欣線移

2.3.2 有效厚度

2.4 光波導的電磁理論

2.4.1 電磁過程的基本方程

2.4.2 平面光波導中的亥姆霍茲方程

2.5 折射率突變光波導的基本解

2.5.1 te導模的場分布

2.5.2 模式本征方程

2.6 折射率漸變光波導的基本解

2.6.1 平方律折射率分布

2.6.2 指數(shù)律折射率分布

2.7 條形介質(zhì)光波導的基本解

2.7.1 馬卡提里近似

2.7.2 exm,n模式分析

2.7.3 eym,n模式分析

2.7.4 有效折射律法

2.8 圓柱形介質(zhì)光波導的基本解

2.8.1 光纖導模的基本解

2.8.2 導引模的截止條件

小結(jié)

習題

第3章 光波導元器件和傳感器

3.1 光路變換器

3.1.1 光波導棱鏡

3.1.2 端面反射鏡

3.1.3 彎曲光波導

3.2 功率分配器

3.2.1 單模光波導型功率分配器

3.2.2 多模光波導型功率分配器

3.3 光波導偏振器

3.3.1 金屬包層

3.3.2 各向異性晶體

3.4 模分割器和模變換器

3.4.1 方向耦合器型模分割器

3.4.2 三層結(jié)構(gòu)分支光波導

3.4.3 y形分支光波導模分割器

3.4.4 模變換器

3.5 光波導型透鏡

3.5.1 模折射率透鏡

3.5.2 短程透鏡

3.5.3 費涅耳透鏡

3.5.4 微透鏡陣列

3.6 光波導傳感器

3.6.1 光波導溫度傳感器

3.6.2 光波導壓力傳感器

3.6.3 光波導微位移傳感器

3.6.4 光波導振動傳感器

小結(jié)

習題

第4章 光波導的制備技術

4.1 光波導制作概述

4.1.1 光波導導光薄膜材料

4.1.2 光波導制作難點

4.1.3 材料與制作技術

4.1.4 光波導的結(jié)構(gòu)、制作方法和特性

4.2 光波導襯底材料及加工

4.2.1 光波導襯底材料

4.2.2 襯底材料的加工

4.3 無源材料光波導的制備技術

4.3.1 淀積技術

4.3.2 置換技術

4.4 有源材料光波導制備技術

4.4.1 外延生長技術

4.4.2 減少載流子濃度技術

4.5 光路幾何圖形的加工工藝

4.5.1 集成光路設計和加工工藝

4.5.2 光路幾何圖形設計和加工工藝

4.6 光刻技術

4.6.1 光致抗蝕劑

4.6.2 涂布抗蝕劑

4.6.3 曝光方式

4.6.4 顯影和堅膜

4.6.5 脫膜和腐蝕

4.7 電子束掃描曝光法

4.7.1 電子束致抗蝕劑

4.7.2 電子束掃描曝光系統(tǒng)構(gòu)成和特點

4.8 光波導加工技術

4.8.1 脫膜法

4.8.2 腐蝕法

4.9 條形光波導的制作方法

4.9.1 條形光波導的結(jié)構(gòu)及制作方法

4.9.2 埋入型條形光波導的制作工藝流程

4.9.3 脊型條形光波導的制作工藝流程

4.9.4 加載型條形光波導的制作工藝流程

4.10 條形玻璃光波導的制作

4.10.1 埋入型條形玻璃光波導

4.10.2 脊型玻璃光波導

4.10.3 加載型玻璃光波導

4.11 條形linbo3光波導的制作

4.11.1 ti擴散linbo3光波導

4.11.2 質(zhì)子交換linbo3光波導

4.11.3 linbo3光波導電極的制作

小結(jié)

習題

第5章 光波導耦合理論與耦合器

5.1 光波導耦合的基本理論

5.1.1 模式耦合方程

5.1.2 光波導耦合的微擾理論

5.2 導模與輻射模的耦合

5.2.1 導模與輻射模耦合分析

5.2.2 輸出耦合

5.2.3 輸入耦合

5.3 棱鏡耦合器

5.3.1 棱鏡耦合器的工作原理

5.3.2 棱鏡耦合實驗

5.4 光柵耦合器

5.4.1 光柵耦合器的工作原理

5.4.2 光柵耦合形成導波的條件

5.4.3 光柵的制作方法

5.5 楔形光波導耦合器

5.5.1 楔形光波導耦合器的工作原理

5.5.2 楔形耦合模型

5.6 光波導耦合的其他方法

5.6.1 直接聚焦耦合

5.6.2 直接對接耦合

小結(jié)

習題

第6章 光調(diào)制和光波導調(diào)制器

6.1 光波導調(diào)制技術概述

6.1.1 幾個基本概念

6.1.2 光調(diào)制的評價指標

6.2 調(diào)制光的光譜分析

6.2.1 調(diào)幅光頻信號頻譜

6.2.2 頻率調(diào)制的頻譜

6.2.3 相位調(diào)制的頻譜

6.2.4 強度調(diào)制的頻譜

6.2.5 脈沖調(diào)制的頻譜

6.3 電光調(diào)制技術

6.3.1 幾個基本概念

6.3.2 線性電光效應

6.3.3 電光相位調(diào)制

6.3.4 電光強度調(diào)制

6.3.5 電光高頻調(diào)制

6.3.6 行波電光調(diào)制

6.3.7 電光偏轉(zhuǎn)

6.4 聲光調(diào)制技術

6.4.1 幾個基本概念

6.4.2 拉曼·奈斯衍射

6.4.3 布拉格衍射

6.4.4 聲光調(diào)制器

6.4.5 聲光偏轉(zhuǎn)

6.5 光波導調(diào)制器

6.5.1 基本機理

6.5.2 電光波導調(diào)制器

6.5.3 聲光波導調(diào)制器

小結(jié)

習題

第7章 光纖和光纖技術

7.1 光纖產(chǎn)生及應用

7.1.1 光纖初始階段

7.1.2 光纖實用階段

7.2 光纖的種類和結(jié)構(gòu)

7.2.1 光纖的種類

7.2.2 光纖的結(jié)構(gòu)

7.3 光纖的制作技術

7.3.1 光纖材料

7.3.2 光纖預制棒制備

7.3.3 光纖拉絲

7.3.4 光纖涂覆

7.4 折射率突變光纖的光線理論分析

7.4.1 光纖中的光線

7.4.2 光纖的數(shù)值孔徑

7.4.3 子午光線的時延差

7.5 折射率漸變光纖的光線理論分析

7.5.1 平方律光纖(自聚焦光纖)

7.5.2 光線在光纖中的傳播軌跡

7.6 光纖的損耗

7.6.1 吸收損耗

7.6.2 散射損耗

7.7 光纖的色散

7.7.1 光纖色散的種類

7.7.2 光波導色散

7.7.3 多模色散

7.7.4 材料色散

7.8 光纖傳感技術

7.8.1 光纖傳感器的基本原理

7.8.2 光纖傳感器的優(yōu)點

7.8.3 光纖傳感器的種類

7.9 光纖通信技術

7.9.1 光通信技術的基本原理

7.9.2 光纖通信的特點

小結(jié)

習題

附錄a 常用術語

附錄b 習題參考答案

參考文獻