現(xiàn)代通信光電子學(xué)

內(nèi)容概要

本書是光電子學(xué)領(lǐng)域權(quán)威著作，是《現(xiàn)代通信光電子學(xué)》的最新版本，即第六版。本版反映光電子學(xué)領(lǐng)域的最新進展。本書主要介紹激光物理學(xué)領(lǐng)域各種現(xiàn)象和所有器件的最基本原理，尤其突出各種激光器在光纖通信中的應(yīng)用，同時本書還附有大量習(xí)題和生動實例。該版本新增加的內(nèi)容包括：光纖中色散和偏振模色散以及它們的補償問題、光纖中的非線性光學(xué)效應(yīng)、光纖布拉格光柵、光子晶體、布拉格反射波導(dǎo)、半導(dǎo)體光放大器、摻鉺光纖放大器和拉曼放大器等。　　本書既可作為高等院校光電子與光通信類專業(yè)核心教材，也可供從事實際工作的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

第1章  電磁場和電磁波　1.0  引言　1.1  麥克斯韋方程和邊界條件　1.2  能量密度和玻印亭矢量　1.3  單色場和復(fù)函數(shù)體系　1.4  波動方程和單色平面波　1.5  色散和群速度　1.6  偏振態(tài)及其表示（斯托克斯參數(shù)和邦加球）　1.7  各向異性介質(zhì)（晶體）中的電磁波傳播　1.8  平面光波在單軸各向異性介質(zhì)中的相位延遲　1.9  瓊斯矩陣方法　1.10  相干的基本理論　習(xí)題　參考文獻第2章  光線和光束的傳播　2.0  引言　2.1  光線矩陣　2.2  偏折光線和重入光線　2.3  在類透鏡介質(zhì)中的光線　2.4  平方律折射率介質(zhì)中的波動方程　2.5  均勻介質(zhì)中的高斯光束　2.6  在類透鏡介質(zhì)中的基模高斯光束——ABCD定律　2.7  在透鏡波導(dǎo)中的高斯光束　2.8  在均勻介質(zhì)中的高斯光束高階?！?.9  在平方律折射率變化的介質(zhì)中的高斯光束　2.10  光波在二次型增益分布介質(zhì)中的傳播　2.11  橢圓高斯光束　2.12  光線傳播和衍射積分　習(xí)題　參考文獻第3章  電介質(zhì)平板和光纖中的導(dǎo)波　3.0  引言　3.1  對稱板波導(dǎo)中的TE和TM?！?.2  非對稱平板波導(dǎo)中的TE和TM模　3.3  階躍型圓柱狀電介質(zhì)波導(dǎo)（光纖中的線性偏振模）　3.4  等效折射率理論　3.5  光纖中的波導(dǎo)色散　3.6  硅光纖中的損耗　習(xí)題　參考文獻第4章  光學(xué)共振腔　4.0  引言　4.1  法布里－珀羅標(biāo)準(zhǔn)具　4.2  用作光譜分析儀的法布里－珀羅標(biāo)準(zhǔn)具　4.3  球面鏡光學(xué)共振腔　4.4  模的穩(wěn)定性判據(jù)　4.5  廣義共振腔中的模式——自洽法　4.6  光共振腔中的共振頻率　4.7  光學(xué)共振腔中的損耗　4.8  環(huán)形共振腔　4.9  多腔標(biāo)準(zhǔn)具　4.10  模式耦合和耦合損耗　習(xí)題　參考文獻第5章  輻射和原子系統(tǒng)的相互作用　5.0  引言　5.1  原子躍遷和電磁波　5.2  原子極化和介電常數(shù)　5.3  經(jīng)典電子模型　5.4  色散和復(fù)折射率　5.5  線形函數(shù)——均勻增寬和非均勻增寬　5.6  受激躍遷——吸收和放大　5.7  均勻激光介質(zhì)中的增益飽和　5.8  非均勻激光介質(zhì)中的增益飽和　習(xí)題　參考文獻第6章  激光振蕩理論和特殊激光系統(tǒng)　6.0  引言　6.1  法布里－珀羅激光器　6.2  振蕩頻率　6.3  三能級和四能級激光器　6.4  激光振蕩器的功率　6.5  激光振蕩器的最佳輸出耦合　6.6  多模激光振蕩器和鎖?！?.7  在均勻增寬激光系統(tǒng)中的鎖?！?.8  脈沖寬度的測量和啁啾脈沖的收縮　6.9  巨脈沖(調(diào)Q)激光器　6.10  多普勒增寬氣體激光器中的燒孔效應(yīng)和蘭姆凹陷　6.11  一些特殊激光器系統(tǒng)　6.12  頻率譜和光頻的計量　習(xí)題　參考文獻第7章  光纖中的色散和偏振模色散　7.0  引言　7.1  光傳輸系統(tǒng)中的色散　7.2  色散介質(zhì)中的光脈沖傳播　7.3  光纖中的偏振效應(yīng)　7.4  偏振主態(tài)　7.5  偏振模色散的矢量分析　7.6  高階PMD和色散補償器　習(xí)題　參考文獻第8章  非線性光學(xué)　8.0  引言　8.1  非線性極化的物理起源　8.2  二階非線性現(xiàn)象——一般方法　8.3  電磁場方程和光學(xué)二次諧波產(chǎn)生　8.4  其他二階非線性光學(xué)過程　8.5  準(zhǔn)相位匹配　8.6  三階非線性過程　8.7  受激布里淵散射　8.8  四波混頻和相位共軛　8.9  參變振蕩的頻率調(diào)諧　習(xí)題　參考文獻第9章  激光光束的電光調(diào)制　9.0  引言　9.1  線性電光效應(yīng)　9.2  電光調(diào)制——相位和振幅　9.3  高頻調(diào)制的考慮　9.4  電吸收和電吸收調(diào)制器　9.5  液晶中的電光效率　9.6  聲光效應(yīng)（光彈性效應(yīng)）　9.7  聲波對光的散射　9.8  布拉格衍射——耦合波分析　9.9  布拉格盒和光束偏轉(zhuǎn)器　習(xí)題　參考文獻第10章  光產(chǎn)生和光探測中的噪聲　10.0  引言　10.1  噪聲功率引起的限制　10.2  噪聲——基本定義和定理　10.3  一列隨機發(fā)生的事件的譜密度函數(shù)　10.4  散粒噪聲　10.5  熱噪聲（約翰孫噪聲）　10.6  激光振蕩器中的自發(fā)輻射噪聲　10.7  激光線寬的相矢量推導(dǎo)　10.8  相干與干涉　10.9  二進制脈碼調(diào)制系統(tǒng)中的誤碼率　習(xí)題　參考文獻第11章  光輻射的探測　11.0  引言　11.1  光激勵躍遷速率　11.2  光電倍增管　11.3  電倍增管中的噪聲機制　11.4  光電倍增管的外差探測　11.5  光電導(dǎo)探測器　11.6  p-n結(jié)　11.7  半導(dǎo)體光電二極管　11.8  雪崩光電二極管　11.9  激光器的功率漲落噪聲　習(xí)題　參考文獻第12章  周期性媒質(zhì)中波的傳播　12.0  引言　12.1  周期性媒質(zhì)　12.2  周期性分層媒質(zhì)——布洛赫波　12.3  布拉格反射器　12.4  耦合波分析　12.5  周期性波導(dǎo)　12.6  濾波器和光纖布拉格光柵　12.7  啁啾折射率光柵和錐形折射率光柵　12.8  二維和三維周期性媒質(zhì)（光子晶體）　習(xí)題　參考文獻第13章  波導(dǎo)耦合　13.0  導(dǎo)言　13.1  模式的一般特性　13.2  介質(zhì)微擾理論和模式耦合　13.3  兩個平行波導(dǎo)的耦合－定向耦合器　13.4  N個平行相同波導(dǎo)間的耦合——超模　13.5  相位匹配和頻率選擇性耦合——復(fù)用　13.6  模式轉(zhuǎn)換器　習(xí)題　參考文獻第14章  光纖中的非線性光學(xué)效應(yīng)　14.0  引言　14.1  克爾效應(yīng)和自相位調(diào)制　14.2  交叉相位調(diào)制——極化　14.3  非簡并四波混頻　14.4  部分簡并四波混頻　14.5  光孤子　習(xí)題　參考文獻第15章  半導(dǎo)體激光器——理論及應(yīng)用　15.0  引言　15.1  半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識　15.2  半導(dǎo)體（激光器）介質(zhì)內(nèi)的增益和吸收　15.3  GaAs/Ga1－xAlxAs激光器　15.4  一些實際的激光器結(jié)構(gòu)　15.5  半導(dǎo)體激光器的直流調(diào)制　15.6  電流調(diào)制半導(dǎo)體激光器中的增益抑制和頻率啁啾　15.7  集成光電子學(xué)　習(xí)題　參考文獻第16章  先進半導(dǎo)體激光器　16.0  引言　16.1  量子阱內(nèi)的載流子（高級選題）　16.2  量子阱激光器的增益　16.3  分布反饋激光器　16.4  垂直腔表面發(fā)射半導(dǎo)體激光器　習(xí)題　參考文獻第17章  光放大器　17.0  引言　17.1  半導(dǎo)體光放大器　17.2  摻鉺光纖放大器　17.3  放大自發(fā)輻射　17.4  光纖鏈路中的光放大　17.5  拉曼光放大器　習(xí)題　參考文獻第18章  量子噪聲和壓縮態(tài)的經(jīng)典處理　18.0  引言　18.1  不確定性原理與量子噪聲　18.2  光場的壓縮態(tài)　習(xí)題　參考文獻附錄A  柱面坐標(biāo)下的波動函數(shù)和貝塞爾函數(shù)附錄B  階躍型圓形波導(dǎo)的精確解附錄C  克拉默斯-克勒尼希（Kramers-Kroning）關(guān)系附錄D  利用薄透鏡實現(xiàn)相干電磁場的變換附錄E  費米能級和其溫度相關(guān)性附錄F  立方 晶體中的電光效應(yīng)附錄G  功率單位與衰減單位的轉(zhuǎn)換關(guān)系索引

章節(jié)摘錄

　　第1章　電磁場和電磁波　　1.0　引言　　這本書涉及現(xiàn)代光通信中的光電子學(xué)及其應(yīng)用的許多重要方面，現(xiàn)代光通信中光波作為本地和長途通信的信息載體。本章回顧一些最重要和最基本的電磁輻射特性。這些背景材料可以作為本書的完整性考慮以及方便的參考資料?！　∈紫然仡櫼幌蔓溈怂鬼f方程，它主導(dǎo)著光波在不同介質(zhì)中（包括自由空間、光學(xué)晶體、周期介質(zhì)、光纖和波導(dǎo)）的傳播，接下來描述電場和磁場強度矢量的邊界條件。麥克斯韋方程最重要的貢獻之一是預(yù)言了自由空間中電磁波的存在。我們討論由于波在介質(zhì)中傳播所引起的能量儲存和傳輸?shù)谋磉_式。接下來將推導(dǎo)波動方程、對單色平面波和它們的一些重要的特性進行分析。然后還將探討光波的偏振態(tài)及它們的瓊斯矩陣表示、斯托克斯參數(shù)表示和邦加球表示，并綜合考慮光在各向異性介質(zhì)中的傳播。之后，還將詳細討論瓊斯計算，這是分析光波在雙折射系統(tǒng)中傳播特性的重要技術(shù)。最后是對相干性基本理論的一些簡單討論。　　1.1　麥克斯韋方程和邊界條件　　在著名著作《電磁論述》中，蘇格蘭物理學(xué)家詹姆士?克拉克?麥克斯韋在1873年發(fā)表了他的關(guān)于光的電磁理論的原始發(fā)現(xiàn)。他的理論導(dǎo)致很多重要發(fā)現(xiàn)，包括電磁波的存在。基于他的理論，所有的電、磁、電磁和光現(xiàn)象都受相同的電磁基本規(guī)則的主導(dǎo)。

編輯推薦

　　光子學(xué)——或光電子學(xué)——在現(xiàn)代通信技術(shù)中處于核心地位，在近十年中不斷演變發(fā)展。由Amnon Yariv和Pochi Yeh編著的本書與這種演變發(fā)展同步，在上一版的基礎(chǔ)上進行了廣泛的修訂和更新。在第六版中，結(jié)合光輻射的產(chǎn)生和控制以及信息傳輸中的光子學(xué)設(shè)計更多地著眼于光通信，并且給出了更寬的理論基礎(chǔ)和更多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)的物理解釋?！　”緯U述了適用于光通信和電子學(xué)的物理基礎(chǔ)和工作原理，包括：光學(xué)共振腔、各種激光器、波導(dǎo)、光纖、光柵和光子晶體。光子學(xué)還涵蓋了光網(wǎng)絡(luò)中光的傳輸、調(diào)制、放大檢測以及光纖中的光學(xué)非線性效應(yīng)。全書采用了電磁場理論、麥克斯韋方程組和電磁波傳輸方法?！　”緯e了大量的實例，既適用于本科高年級學(xué)生和研究生面向光子學(xué)、光電子學(xué)或光通信的課程，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員和科研人員學(xué)習(xí)參考。

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