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第1章 光的基础知识1

1.1 几何光学1

1.1.1 光线与波面1

1.1.2 几何光学的基本实验定律1

1.1.3 费马原理2

1.2 波动光学3

1.2.1 波速和折射率3

1.2.2 电磁波谱3

1.2.3 光的衍射4

1.2.4 光的干涉6

1.2.5 光的偏振9

1.2.6 电磁场基本方程与波动方程13

习题117

第2章 激光原理与技术19

2.1 光辐射量子理论基础19

2.1.1 热辐射19

2.1.2 黑体的经典辐射定律20

2.1.3 普朗克辐射公式23

2.1.4 光电效应24

2.1.5 爱因斯坦的量子解释25

2.1.6 康普顿效应27

2.2 光辐射产生的基本原理29

2.2.1 三种跃迁29

2.2.2 辐射与吸收之间的关系31

2.2.3 光谱线加宽及类型33

2.2.4 光与物质体系相互作用的量子解释36

2.3 激光产生的条件38

2.3.1 激光产生的必要条件38

2.3.2 激光产生的充分条件40

2.4 激光器的基本结构及激光模式43

2.4.1 激光器的基本结构43

2.4.2 谐振腔的限模作用50

2.4.3 激光模式51

2.5 高斯光束54

2.5.1 光线传输矩阵54

2.5.2 高斯光束的基本性质和q参数57

2.5.3 高斯光束的传输变换58

2.5.4 高斯光束的聚焦59

2.5.5 高斯光束的匹配62

2.5.6 高斯光束的准直63

2.5.7 高斯光束的自再现与稳定球面腔64

2.6 激光器的输出65

2.6.1 输出功率65

2.6.2 激光的输出特性66

2.7 激光单元技术67

2.7.1 激光调制技术67

2.7.2 激光调Q技术70

2.7.3 激光锁模技术74

2.7.4 激光选模技术74

2.7.5 激光稳频技术76

习题277

第3章 激光传输78

3.1 激光在大气中的传输78

3.1.1 大气分子的吸收78

3.1.2 大气分子的散射79

3.2 激光在介质中的传输80

3.2.1 光在介质分界面上的反射和折射80

3.2.2 光在单层介质膜上的反射82

3.2.3 光在非均匀介质中的传输83

3.2.4 光在晶体中的传输84

3.3 激光在光纤中的传输85

3.3.1 光纤的结构与种类85

3.3.2 光纤的传输特性87

3.3.3 光纤的损耗与色散91

习题393

第4章 光电探测技术95

4.1 光电探测的物理效应95

4.1.1 外光电效应95

4.1.2 内光电效应97

4.1.3 光热效应101

4.2 光探测器的性能参数和噪声103

4.2.1 光探测器的性能参数103

4.2.2 光探测器的噪声106

4.3 光电探测器的探测方式108

4.3.1 直接探测与外差探测的基本原理108

4.3.2 两种探测方式的性能分析109

4.4 光电探测器111

4.4.1 光电探测器的分类111

4.4.2 典型光电探测器112

习题4115

第5章 集成光波导理论和集成光子器件117

5.1 集成光波导理论117

5.1.1 平板波导的几何光学理论117

5.1.2 平板波导中的导行波118

5.1.3 波动理论分析方法120

5.1.4 耦合模理论125

5.1.5 光束传播法129

5.2 无源光波导器件132

5.2.1 光波导耦合器132

5.2.2 谐振环136

5.2.3 AWG波分复用器140

5.2.4 其他无源光波导器件142

5.3 有源光波导器件143

5.3.1 调制器143

5.3.2 光开关148

5.3.3 光波导放大器和激光器149

5.4 光波导主要工艺和材料简介151

5.4.1 光波导主要工艺151

5.4.2 光波导主要材料157

习题5158

第6章 纳米光学159

6.1 纳米光学概述159

6.1.1 纳米光学本质159

6.1.2 纳米光学研究范畴159

6.2 纳米光学基础160

6.2.1 低维光波导理论160

6.2.2 倏逝波概念及性质161

6.2.3 金属的色散模型161

6.3 纳米光学器件163

6.3.1 光子晶体163

6.3.2 纳米介质光波导167

6.3.3 表面等离子激元概念及性质169

6.3.4 表面等离子激元器件及应用领域172

6.4 近场成像技术175

6.4.1 近场光学显微技术175

6.4.2 金属增强拉曼技术176

6.5 纳米制造技术178

6.5.1 基于“Top-down”工艺的纳米制造技术178

6.5.2 基于“Bottom-up”工艺的纳米制造技术179

6.5.3 亚波长光刻技术180

习题6181

第7章 光电子技术应用实例182

7.1 光电成像器件182

7.1.1 CMOS图像传感器182

7.1.2 图像增强器185

7.2 平板显示器件187

7.2.1 液晶显示187

7.2.2 等离子体显示板191

7.3 光存储器件195

7.3.1 光存储器概述195

7.3.2 光盘存储器的工作原理197

7.3.3 光盘存储技术的发展202

7.4 光纤通信技术204

7.4.1 光纤通信的发展过程204

7.4.2 光纤通信技术的特点205

7.4.3 光纤通信技术的种类206

7.4.4 光纤通信与光电子器件207

7.5 光生伏特器件215

7.5.1 硅光电二极管215

7.5.2 硅太阳能电池218

习题7221

参考文献222