光波導理論

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系
1.2.4光線的概念
第1章小結
第1章思考題
第2章正規(guī)光波導
2.1正規(guī)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系
2.1.3模式的分類
2.1.4正向模與反向模的關系
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
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
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(guī)光波導的傳輸特性
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
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(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
第5章思考題
第6章非正規(guī)光波導
6.1概述
6.2正規(guī)光波導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(xiàn)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(tài)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(shù)方法
7.4任意坐標系下非圓正規(guī)光波導的一般解
7.5非圓非正規(guī)光波導中偏振態(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
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(nèi)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
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本征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(shù)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(huán)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(guī)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(shù)學公式
12.1復矢量
12.2四元數(shù)代數(shù)
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