光波導(dǎo)理論

第1章光波的一般理論
1.1光場
1.1.1光場的頻域描述
1.1.2頻域麥克斯韋方程與亥姆霍茲方程
1.1.3時域復(fù)振幅與復(fù)矢量的概念
1.1.4時域麥克斯韋方程與亥姆霍茲方程
1.2光波
1.2.1光波的概念——頻域描述
1.2.2光波的概念——時域描述
1.2.3光波縱向分量與橫向分量的關(guān)系
1.2.4光線的概念
第1章小結(jié)
第1章思考題
第2章正規(guī)光波導(dǎo)
2.1正規(guī)光波導(dǎo)的模式
2.1.1模式的概念
2.1.2模式場的縱向分量與橫向分量的關(guān)系
2.1.3模式的分類
2.1.4正向模與反向模的關(guān)系
2.1.5模式的正交性
2.2傳輸常數(shù)的積分表達式
2.3偏振問題——四元數(shù)方法
2.3.1引言
2.3.2偏振態(tài)描述的一般方法
2.3.3偏振態(tài)描述的四元數(shù)方法
第2章小結(jié)
第2章思考題
 
 
 
第3章均勻光波導(dǎo)
3.1概述
3.2階躍平面光波導(dǎo)
3.2.1模式場
3.2.2特征方程
3.2.3截止條件，單模傳輸及遠離截止頻率的情形
3.3多層平面光波導(dǎo)
3.3.1一般概念
3.3.2轉(zhuǎn)移矩陣法
3.3.3多層對稱平面光波導(dǎo)
3.4矩形光波導(dǎo)
3.4.1馬卡梯里近似解法
3.4.2有效折射率法
3.4.3微擾法
3.5圓均勻光波導(dǎo)
3.5.1圓均勻光波導(dǎo)概述
3.5.2線偏振模與標量法
3.6二層圓均勻光波導(dǎo)(階躍光纖)
3.6.1二層圓均勻光波導(dǎo)概述
3.6.2矢量法
3.6.3標量法
3.7多層圓均勻光波導(dǎo)
3.7.1矢量法
3.7.2標量法
3.7.3三層圓光波導(dǎo)
第3章小結(jié)
第3章思考題
第4章正規(guī)光波導(dǎo)的傳輸特性
4.1概述
4.2群時延
4.3脈沖展寬與色散
4.3.1高斯脈沖展寬
4.3.2群相移
4.3.3輸入非歸零碼的情形
4.3.4更一般的脈沖展寬的概念
4.3.5色散的定量描述
4.3.6色散對于傳輸系統(tǒng)速率的限制
4.4高階色散與基本傳輸方程
4.5二層圓光波導(dǎo)的傳輸特性(單模光纖的傳輸特性)
4.6多層圓均勻光波導(dǎo)的傳輸特性
4.6.1基于歸一化傳輸常數(shù)b的分析方法
4.6.2基于矢量法的分析方法
第4章小結(jié)
第4章思考題
第5章非均勻光波導(dǎo)
5.1概述
5.2漸變折射率平面光波導(dǎo)
5.2.1非均勻平面波導(dǎo)的射線分析法
5.2.2漸變型折射率平面光波導(dǎo)的模式分析法
5.3非均勻平面光波導(dǎo)的近似解法
5.3.1WKB近似法
5.3.2變分法
5.3.3多層分割法
5.4平方律圓光波導(dǎo)
5.4.1射線法
5.4.2非均勻圓光波導(dǎo)的模式解法
5.4.3直角坐標系法
5.4.4柱坐標系法
5.5非均勻圓波導(dǎo)的近似解法
5.5.1高斯近似法
5.5.2級數(shù)解法
5.5.3伽遼金方法(變分法)
5.5.4少模與多模光纖的模式問題
第5章小結(jié)
第5章思考題
第6章非正規(guī)光波導(dǎo)
6.1概述
6.2正規(guī)光波導(dǎo)的輻射模與空間過渡態(tài)
6.3縱向模耦合方程
6.3.1弱導(dǎo)緩變光波導(dǎo)的模式耦合
6.3.2矢量模耦合方程
6.4光波導(dǎo)光柵
6.4.1均勻光柵的一般原理
6.4.2光纖光柵
6.5突變光波導(dǎo)
6.5.1光纖對接
6.5.2光纖的出射光場
6.5.3光纖與自聚焦透鏡的耦合
第6章小結(jié)
第6章思考題
第7章非圓光波導(dǎo)
7.1非圓光波導(dǎo)與雙折射
7.1.1非圓光波導(dǎo)的概念
7.1.2雙折射現(xiàn)象
7.2非圓均勻光波導(dǎo)
7.2.1一般解法(微擾法)
7.2.2二層非圓光波導(dǎo)
7.2.3橢圓芯階躍光纖
7.2.4非圓非均勻光波導(dǎo)
7.3偏振態(tài)演化的概念
7.3.1概述
7.3.2無損光波導(dǎo)的傳輸矩陣
7.3.3繆勒矩陣
7.3.4偏振主軸
7.3.5雙折射分析的四元數(shù)方法
7.4任意坐標系下非圓正規(guī)光波導(dǎo)的一般解
7.5非圓非正規(guī)光波導(dǎo)中偏振態(tài)的演化
7.5.1偏振模耦合
7.5.2非圓非正規(guī)光波導(dǎo)的偏振特性
7.6偏振模色散
7.6.1偏振模色散的概念
7.6.2偏振模色散對光信號脈沖波形的影響
7.7高雙折射光纖(保偏光纖)
7.7.1消光比與串音
7.7.2保偏光纖穩(wěn)定輸出偏振態(tài)的原理
7.7.3線偏振態(tài)保持光纖和橢圓偏振態(tài)保持光纖
第7章小結(jié)
第7章思考題
第8章微結(jié)構(gòu)圓光波導(dǎo)
8.1微結(jié)構(gòu)圓光波導(dǎo)的概念
8.2內(nèi)全反射型微結(jié)構(gòu)圓光波導(dǎo)
8.2.1模式場和它滿足的方程
8.2.2圓對稱化
8.2.3其他方法簡介
8.3帶隙光纖
8.3.1概述
8.3.2空間周期性函數(shù)的頻域展開
8.3.3本征值方程
8.3.4二值二維空間周期函數(shù)的頻譜
第8章小結(jié)
第8章思考題
第9章各向異性光波導(dǎo)
9.1各向異性光波導(dǎo)的概念
9.1.1材料的各向異性
9.1.2光在均勻各向異性材料中的傳播
9.1.3光從各向同性介質(zhì)入射到各向異性介質(zhì)時界面上的
雙折射
9.2應(yīng)力雙折射
9.2.1本征雙折射與感應(yīng)雙折射的概念
9.2.2彈光效應(yīng)與應(yīng)力雙折射
9.2.3應(yīng)力型保偏光纖外應(yīng)力作用下的偏振性能
9.2.4利用四元數(shù)方法分析多重雙折射問題
9.3電光效應(yīng)雙折射
9.3.1介質(zhì)的電光效應(yīng)
9.3.2各向同性介質(zhì)的電光效應(yīng)
9.3.3各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)
9.4旋光性和磁光效應(yīng)
9.4.1旋光性
9.4.2磁光效應(yīng)
9.4.3隔離器與環(huán)行器
第9章小結(jié)
第9章思考題
第10章光波導(dǎo)間的橫向耦合
10.1正規(guī)光波導(dǎo)的橫向模式耦合
10.1.1橫向模耦合方程
10.1.2耦合波的特性
10.1.3用極化電流概念推導(dǎo)模耦合系數(shù)
10.1.4兩正圓光纖的橫向耦合
10.2緩變非正規(guī)型橫向耦合
10.3光纖耦合器
10.3.12×2光纖耦合器
10.3.23×3光纖耦合器
10.4光纖干涉儀
10.4.1光纖馬赫曾德爾干涉儀
10.4.2光纖邁克耳孫干涉儀和斐索干涉儀
10.4.3無源光纖環(huán)
10.4.4太赫茲光學非對稱解復(fù)用器
10.4.5附錄： 反演矩陣與法拉第旋鏡
10.5基于3×3耦合器的干涉儀
10.5.1光纖環(huán)形諧振腔——頻域
10.5.23×3耦合器干涉儀的時域應(yīng)用
第10章小結(jié)
第10章思考題
第11章光波導(dǎo)的損耗與增益
11.1光波導(dǎo)損耗的一般概念
11.1.1無限大均勻介質(zhì)的損耗
11.1.2光波導(dǎo)的波導(dǎo)損耗
11.2光纖的傳輸損耗
11.2.1石英光纖的材料損耗
11.2.2光纖的波導(dǎo)損耗
11.3光纖損耗的測量與光時域反射技術(shù)
第11章小結(jié)
第11章思考題
第12章相關(guān)數(shù)學公式
12.1復(fù)矢量
12.2四元數(shù)代數(shù)
第13章總結(jié)與匯總表
13.1總結(jié)
13.2各類光波導(dǎo)匯總表
參考文獻