導(dǎo)波光學(xué)

內(nèi)容概要

　　《導(dǎo)波光學(xué)》以電磁場(chǎng)理論為基礎(chǔ)，采用分析轉(zhuǎn)移矩陣方法和改進(jìn)的微擾理論，系統(tǒng)總結(jié)　了作者二十余年來在導(dǎo)波光學(xué)領(lǐng)域的研究成果。內(nèi)容涵蓋了周期性波導(dǎo)、漸變折射率　波導(dǎo)、多量子阱波導(dǎo)和衰減全反射原理等導(dǎo)波光學(xué)主要內(nèi)容。《導(dǎo)波光學(xué)》堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，　并由理論指導(dǎo)實(shí)際的研究路線，在獲得漸變折射率波導(dǎo)精確色散方程、亞毫米尺度金　屬包覆波導(dǎo)色散特性、周期性波導(dǎo)禁帶來源、全反射的古斯-漢欣時(shí)間和由學(xué)科交叉　得到的精確量子化條件等多個(gè)方面取得創(chuàng)新理論成果基礎(chǔ)上，提出利用逆分析轉(zhuǎn)移矩　陣和表面等離子波測(cè)量非均勻波導(dǎo)的折射率分布，利用衰減全反射原理建立測(cè)量波導(dǎo)　線性和非線性參數(shù)的裝置、和以超高階導(dǎo)模為探針構(gòu)造高靈敏生化傳感器等實(shí)驗(yàn)方　法，取得了一系列同行關(guān)注成果。《導(dǎo)波光學(xué)》雖為研究成果專著，但研究?jī)?nèi)容廣泛，有系統(tǒng)　性，且所用數(shù)學(xué)工具簡(jiǎn)單，公式的物理概念清晰。

書籍目錄

前言第1章  光波導(dǎo)分析基礎(chǔ)1.1  光波基本方程1.1.1  麥克斯韋方程1.1.2  物質(zhì)方程1.1.3  波動(dòng)方程1.1.4  電磁場(chǎng)邊界條件1.1.5  坡印亭矢量1.2  平面電磁波的反射與折射1.2.1  反射定律與折射定律1.2.2  菲涅耳(Fresnel)公式1.2.3  布儒斯特(Brewster)角1.2.4  全反射1.2.5  古斯-漢欣位移第2章  介質(zhì)平板波導(dǎo)2.1  平板光波導(dǎo)的線光學(xué)模型2.1.1  平板光波導(dǎo)2.1.2  平板波導(dǎo)的模式2.1.3  平板波導(dǎo)的導(dǎo)模2.1.4  平板波導(dǎo)的傳播常數(shù)2.2  平板波導(dǎo)的電磁理論2.2.1  平板波導(dǎo)的波動(dòng)方程2.2.2  模式的定性分析2.2.3  TE導(dǎo)模2.2.4  TM導(dǎo)模2.2.5  波導(dǎo)的歸一化參數(shù)參考文獻(xiàn)第3章  轉(zhuǎn)移矩陣?yán)碚?.1  轉(zhuǎn)移矩陣及其基本性質(zhì)3.1.1  轉(zhuǎn)移矩陣的建立3.1.2  轉(zhuǎn)移矩陣的基本性質(zhì)3.2  模式本征方程3.2.1  TE導(dǎo)模3.2.2  TM導(dǎo)模參考文獻(xiàn)第4章  多層平板波導(dǎo)4.1  非對(duì)稱多層平板波導(dǎo)4.1.1  非對(duì)稱四層平板波導(dǎo)4.1.2  非對(duì)稱多層平板波導(dǎo)4.2  對(duì)稱多層平板波導(dǎo)4.2.1  對(duì)稱三層平板波導(dǎo)4.2.2  對(duì)稱五層平板波導(dǎo)4.2.3  “W”型波導(dǎo)4.2.4  平板耦合波導(dǎo)參考文獻(xiàn)第5章  漸變折射率波導(dǎo)5.1  光線近似方法5.1.1  色散方程5.1.2  轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的相移5.2  WKB法近似5.2.1  場(chǎng)的近似表示5.2.2  轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近的近似解5.2.3  存在兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)的解5.2.4  存在突變折射率時(shí)的解5.2.5  突變折射率附近的“埋入”模5.2.6  WKB方法的近似實(shí)質(zhì)5.3  分析轉(zhuǎn)移矩陣(ATM)方法5.3.1  模式本征方程5.3.2  轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的相移5.3.3  折射率不連續(xù)平板波導(dǎo)的計(jì)算實(shí)例5.3.4  線性諧振子“事件”5.3.5  積分形式的散射子波相位貢獻(xiàn)5.3.6  場(chǎng)分布的計(jì)算參考文獻(xiàn)第6章  泄露波導(dǎo)6.1  四層泄露波導(dǎo)6.1.1  泄露波導(dǎo)的色散方程6.1.2  傳播常數(shù)的變化6.1.3  轉(zhuǎn)移矩陣?yán)碚?.2  彎曲波導(dǎo)6.2.1  直波導(dǎo)等效法6.2.2  四層波導(dǎo)近似法6.2.3  保角變換矩陣分析方法參考文獻(xiàn)第7章  光波導(dǎo)特征參數(shù)的表征7.1  棱鏡-波導(dǎo)耦合系統(tǒng)7.1.1  工作原理和m線光譜學(xué)7.1.2  反射率公式與衰減全反射(ATR)譜7.1.3  光波導(dǎo)薄膜厚度和折射率的測(cè)量7.2  光波導(dǎo)傳輸損耗的測(cè)量7.2.1  光波導(dǎo)傳輸損耗的微擾計(jì)算7.2.2  端面耦合法7.2.3  滑動(dòng)棱鏡法7.2.4  數(shù)字化散射方法7.3  光波導(dǎo)非線性光學(xué)參數(shù)的測(cè)量7.3.1  極化聚合物薄膜電光系數(shù)的測(cè)量7.3.2  聚合物薄膜熱光系數(shù)的測(cè)量參考文獻(xiàn)第8章  矩形介質(zhì)波導(dǎo)8.1  馬卡提里近似解析法8.1.1  近似假設(shè)8.1.2  E模式分析8.1.3  E模式分析8.1.4  平板波導(dǎo)變換8.2  有效折射率法8.2.1  分析基礎(chǔ)8.2.2  模式本征方程8.2.3  脊形波導(dǎo)和條載波導(dǎo)參考文獻(xiàn)第9章  表面等離子波9.1  金屬的光學(xué)性質(zhì)9.1.1  波在導(dǎo)體中的傳播9.1.2  金屬介電常數(shù)的初等電子理論9.2  金屬與介質(zhì)界面上的表面等離子波(SPW)9.2.1  表面等離子波的存在條件9.2.2  損耗9.2.3  表面等離子波的激發(fā)9.2.4  場(chǎng)的增強(qiáng)效應(yīng)9.3  雙波長(zhǎng)法測(cè)量金屬薄膜的厚度和介電系數(shù)9.3.1  測(cè)量原理9.3.2  實(shí)驗(yàn)與測(cè)量9.4  金屬薄膜結(jié)構(gòu)中的長(zhǎng)程表面等離子波(LRSPW)9.4.1  色散關(guān)系9.4.2  損耗9.4.3  長(zhǎng)程表面等離子波的激發(fā)9.4.4  長(zhǎng)程表面波場(chǎng)的增強(qiáng)效應(yīng)9.5  單次掃描法測(cè)量金屬薄膜的厚度和介電常數(shù)9.5.1  測(cè)量原理9.5.2  實(shí)驗(yàn)和測(cè)量參考文獻(xiàn)第10章  金屬包覆介質(zhì)波導(dǎo)10.1  非對(duì)稱金屬包覆介質(zhì)波導(dǎo)10.1.1  色散性質(zhì)10.1.2  損耗10.2  對(duì)稱金屬包覆介質(zhì)波導(dǎo)10.2.1  色散性質(zhì)10.2.2  TMo模和TMl模10.2.3  TMo模和TM，模的簡(jiǎn)并10.3  對(duì)稱金屬包覆介質(zhì)波導(dǎo)的直接耦合方法10.3.1  耦合原理10.3.2  亞毫米尺度波導(dǎo)中的超高階導(dǎo)模參考文獻(xiàn)第11章  非均勻光波導(dǎo)折射率分布的測(cè)量11.1  IWKB法11.1.1  有效折射率對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的確定11.1.2  IWKB法的局限性11.2  IATM法11.2.1  有效折射率對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的確定11.2.2  IATM和IWKB兩種方法的比較11.3  近表面折射率的確定11.3.1  理論模型11.3.2  數(shù)值論證11.3.3  實(shí)驗(yàn)方法與測(cè)量結(jié)果11.4  利用兩種偏振模確定少模波導(dǎo)的折射率分布11.4.1  全介質(zhì)波導(dǎo)與單面金屬包覆波導(dǎo)11.4.2  少模波導(dǎo)折射率分布的測(cè)量參考文獻(xiàn)第12章  周期性波導(dǎo)12.1  矩形皺階周期性波導(dǎo)12.1.1  從矩形皺階周期性波導(dǎo)到多層光學(xué)薄膜的變換12.1.2  轉(zhuǎn)移矩陣與耦合系數(shù)12.1.3  前進(jìn)波與后退波12.2  任意形狀皺階周期性波導(dǎo)12.2.1  分布反饋系數(shù)的解析公式12.2.2  典型的周期性皺階參考文獻(xiàn)第13章  多量子阱光波導(dǎo)13.1  階躍折射率分布多量子阱光波導(dǎo)13.1.1  無限擴(kuò)展周期性多層薄膜中的等效介電系數(shù)13.1.2  多量子阱波導(dǎo)的等效折射率13.2  任意折射率分布多量子阱光波導(dǎo)13.2.1  等效折射率方法13.2.2  非等效折射率方法13.3  分層復(fù)合材料中的非線性增強(qiáng)效應(yīng)13.3.1  無限擴(kuò)展分層復(fù)合材料中的非線性一次增強(qiáng)效應(yīng)13.3.2  分層復(fù)合材料光波導(dǎo)中的非線性二次增強(qiáng)效應(yīng)參考文獻(xiàn)第14章  衰減全反射型光器件14.1  迅衰場(chǎng)傳感器14.1.1  SPR傳感器14.1.2  泄漏波導(dǎo)(LW)傳感器14.1.3  反對(duì)稱波導(dǎo)(RSW)傳感器14.2  光波導(dǎo)振蕩傳感器14.2.1  溶液濃度傳感器14.2.2  位移傳感器14.3  靈敏度分析14.3.1  靈敏度的定義14.3.2  傳感效率的意義14.4  光波導(dǎo)濾波器14.4.1  可調(diào)諧窄帶濾波器14.4.2  可調(diào)諧梳狀濾波器14.5  反射型聚合物波導(dǎo)電光器件14.5.1  電光調(diào)制器14.5.2  電光衰減器參考文獻(xiàn)第15章  由古斯-漢欣位移引出的幾個(gè)問題15.1  光波導(dǎo)中的困惑15.1.1  光線理論與電磁場(chǎng)理論的碰撞15.1.2  側(cè)向相移分量的引入15.2  蓋爾斯-特納爾斯干涉儀中的因果律佯謬15.2.1  蓋爾斯-特納爾斯干涉儀15.2.2  因果律佯謬的解釋15.3  等離子鏡面上全反射的因果律佯謬15.3.1  等離子鏡面上的全反射15.3.2  因果律佯謬的解釋15.3.3  光波導(dǎo)中的深入分析15.4  古斯-漢欣時(shí)間的一般形式15.4.1  平板波導(dǎo)的群速15.4.2  古斯-漢欣時(shí)間的一般形式15.5  共振激發(fā)引起的側(cè)向位移增強(qiáng)效應(yīng)15.5.1  表面等離子波共振15.5.2  導(dǎo)波共振參考文獻(xiàn)第16章  薛定諤方程16.1  一維任意勢(shì)阱的能量本征值方程16.1.1  一維方勢(shì)阱16.1.2  一維任意勢(shì)阱16.2  一維任意雙勢(shì)阱的能級(jí)分裂16.2.1  一維方形雙勢(shì)阱16.2.2  一維任意對(duì)稱雙勢(shì)阱16.3  一維系統(tǒng)中精確的量子化條件16.3.1  經(jīng)典與半經(jīng)典的量子化條件16.3.2  精確的量子化條件參考文獻(xiàn)

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