光波導理論(2023年6月1日清華大學出版社出版的圖書)

《光波導理論》是2023年6月1日清華大學出版社出版的圖書，作者：吳重慶。

基本介紹

• 中文名：光波導理論
• 作者：吳重慶
• 出版時間：2023年6月1日
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302632443
• 定價：289 元
• 印次：1-1
• 印刷日期：2023.07.12

內容簡介

隨著光纖通信、光纖感測以及光無源器件和有源器件的飛速發展，作為它們共同的理論基礎——光波導理論出現了一系列新的突破，將這些新理論、新原理加以系統化，充實到原有理論體系之中，是當前的一個緊迫問題。本書改變了以往光纖理論的單模光纖、多模光纖的程式，以光波導的結構演變為主線，強調理論自身的邏輯性，系統地研究了不同結構光波導的不同概念、特性及相互聯繫 ，特別加強了光波導的模式理論、傳輸特性、雙折射現象和模式耦合知識。全書思路清晰，知識結構完整，注重講述不同類波導的獨特分析方法，密切結合光纖通信的**發展。

圖書目錄

目錄

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時域復振幅與復矢量的概念

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係

1.2.4光線的概念

第1章小結

第1章思考題

第2章正規光波導

2.1正規光波導的模式

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係

2.1.3模式的分類

2.1.4正向模與反向模的關係

2.1.5模式的正交性

2.2傳輸常數的積分表達式

2.3偏振問題——四元數方法

2.3.1引言

2.3.2偏振態描述的一般方法

2.3.3偏振態描述的四元數方法

第2章小結

第2章思考題

第3章均勻光波導

3.1概述

3.2階躍平面光波導

3.2.1模式場

3.2.2特徵方程

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

3.3.1一般概念

3.3.2轉移矩陣法

3.3.3多層對稱平面光波導

3.4矩形光波導

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

3.5.1圓均勻光波導概述

3.5.2線偏振模與標量法

3.6二層圓均勻光波導(階躍光纖)

3.6.1二層圓均勻光波導概述

3.6.2矢量法

3.6.3標量法

3.7多層圓均勻光波導

3.7.1矢量法

3.7.2標量法

3.7.3三層圓光波導

第3章小結

第3章思考題

第4章正規光波導的傳輸特性

4.1概述

4.2群時延

4.3脈衝展寬與色散

4.3.1高斯脈衝展寬

4.3.2群相移

4.3.3輸入非歸零碼的情形

4.3.4更一般的脈衝展寬的概念

4.3.5色散的定量描述

4.3.6色散對於傳輸系統速率的限制

4.4高階色散與基本傳輸方程

4.5二層圓光波導的傳輸特性(單模光纖的傳輸特性)

4.6多層圓均勻光波導的傳輸特性

4.6.1基於歸一化傳輸常數b的分析方法

4.6.2基於矢量法的分析方法

第4章小結

第4章思考題

第5章非均勻光波導

5.1概述

5.2漸變折射率平面光波導

5.2.1非均勻平面波導的射線分析法

5.2.2漸變型折射率平面光波導的模式分析法

5.3非均勻平面光波導的近似解法

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

5.4.1射線法

5.4.2非均勻圓光波導的模式解法

5.4.3直角坐標系法

5.4.4柱坐標系法

5.5非均勻圓波導的近似解法

5.5.1高斯近似法

5.5.2級數解法

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

第5章思考題

第6章非正規光波導

6.1概述

6.2正規光波導的輻射模與空間過渡態

6.3縱向模耦合方程

6.3.1弱導緩變光波導的模式耦合

6.3.2矢量模耦合方程

6.4光波導光柵

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

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

第6章思考題

第7章非圓光波導

7.1非圓光波導與雙折射

7.1.1非圓光波導的概念

7.1.2雙折射現象

7.2非圓均勻光波導

7.2.1一般解法(微擾法)

7.2.2二層非圓光波導

7.2.3橢圓芯階躍光纖

7.2.4非圓非均勻光波導

7.3偏振態演化的概念

7.3.1概述

7.3.2無損光波導的傳輸矩陣

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方法

7.4任意坐標系下非圓正規光波導的一般解

7.5非圓非正規光波導中偏振態的演化

7.5.1偏振模耦合

7.5.2非圓非正規光波導的偏振特性

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衝波形的影響

7.7高雙折射光纖(保偏光纖)

7.7.1消光比與串音

7.7.2保偏光纖穩定輸出偏振態的原理

7.7.3線偏振態保持光纖和橢圓偏振態保持光纖

第7章小結

第7章思考題

第8章微結構圓光波導

8.1微結構圓光波導的概念

8.2內全反射型微結構圓光波導

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空間周期性函式的頻域展開

8.3.3本徵值方程

8.3.4二值二維空間周期函式的頻譜

第8章小結

第8章思考題

第9章各向異性光波導

9.1各向異性光波導的概念

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光從各向同性介質入射到各向異性介質時界面上的

雙折射

9.2應力雙折射

9.2.1本徵雙折射與感應雙折射的概念

9.2.2彈光效應與應力雙折射

9.2.3應力型保偏光纖外應力作用下的偏振性能

9.2.4利用四元數方法分析多重雙折射問題

9.3電光效應雙折射

9.3.1介質的電光效應

9.3.2各向同性介質的電光效應

9.3.3各向異性介質的電光效應

9.4旋光性和磁光效應

9.4.1旋光性

9.4.2磁光效應

9.4.3隔離器與環行器

第9章小結

第9章思考題

第10章光波導間的橫向耦合

10.1正規光波導的橫向模式耦合

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模耦合係數

10.1.4兩正圓光纖的橫向耦合

10.2緩變非正規型橫向耦合

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

10.4.4太赫茲光學非對稱解復用器

10.4.5附錄： 反演矩陣與法拉第旋鏡

10.5基於3×3耦合器的干涉儀

10.5.1光纖環形諧振腔——頻域

10.5.23×3耦合器干涉儀的時域套用

第10章小結

第10章思考題

第11章光波導的損耗與增益

11.1光波導損耗的一般概念

11.1.1無限大均勻介質的損耗

11.1.2光波導的波導損耗

11.2光纖的傳輸損耗

11.2.1石英光纖的材料損耗

11.2.2光纖的波導損耗

11.3光纖損耗的測量與光時域反射技術

第11章小結

第11章思考題

第12章相關數學公式

12.1復矢量

12.2四元數代數

第13章總結與匯總表

13.1總結

13.2各類光波導匯總表

參考文獻