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绪论 11 第一章 光的电磁理论 15 1.1麦克斯韦方程 15 1.2介电媒质 19 1.3边界条件 23 1.4波动方程 25 1.5电磁波基础 30 1.6波的模式场 37 习题一 40 第二章 波动光学 42 2.1波动光学的基本公式 42 2.2波动光学与几何光学的关系 44 2.3光的反射与折射、透射与衍射 46 2.4光的干涉 49 2.5多色光 52 2.6光的相干性 55 2.7高斯束 59 2.8波动光学中的数学方法 65 2.9光的衍射 68 2.10光脉冲在色散介质中的传输 70 习题二 72 第三章 光的量子理论 74 3.1电磁场量子化 74 3.2光子特性 81 3.3光子流 92 3.4光的量子态 102 习题三 106 第四章 光子与原子的相互作用 109 4.1原子能级和固体能带 109 4.2光子与原子的相互作用 120 4.3半导体中的光子 127 习题四 150 第五章 激光器工作原理 152 5.1激光放大器 152 5.2半导体激光器 163 5.3光纤激光器 172 5.4激光器的输出激光特性 174 5.5激光的脉冲技术 185 习题五 197 第六章 光在介质波导中的传输 198 6.1平面介质光波导 198 6.2介质圆波导 205 6.3光纤传输特性 213 6.4单模光纤中的双折射及偏振态演化 215 习题六 223 第七章 晶体光学 224 7.1晶体的基本特性 224 7.2光在晶体中的传播 227 7.3晶体的电光效应 231 7.4晶体的弹(声)光效应 240 7.5晶体的其他光学效应 243 7.6液晶 248 习题七 251 第八章 非线性光学 253 8.1非线性光学的物理基础 253 8.2二阶非线性光学 257 8.3三阶非线性光学 263 8.4半导体非线性光学效应 270 8.5色散非线性光学物质 280 习题八 283 第九章 半导体光探测器 285 9.1光探测器性质参量 286 9.2光电导探测器 292 9.3光伏探测器 296 9.4光电二极管 299 9.5雪崩光电二极管 305 9.6光电探测器的噪声 309 习题九 322 第十章 光子开关与光计算 324 10.1光计算结构 324 10.2光子开关 334 10.3全光开关器 339 10.4双稳态光学元件 341 10.5光互连 349 习题十 356 第十一章 光纤通信技术与系统 357 11.1光纤传输设备与系统 357 11.2光纤通信中的复用技术 370 11.3光孤子通信 375 11.4相干光纤通信技术 382 11.5光纤通信网 388 习题十一 392 参考文献 394 附表 396
前言 本书系按原电子工业部全国电子信息类教材1 9 9 6 - 2 0 0 0年编写出版规划,由全国《物理 电子技术》教学指导委员会征稿、评选、审定、推荐出版。责任编委为清华大学张克潜教授。 本书主要内容为四部分:第一部分为绪论,扼要介绍光子学的特点,发展历史与发展前景 及本书特点与主要内容。第二部分为光子学的理论基础,共四章,包括光的电磁理论、波动光 学、光的童子理论及光子与原子的相互作用。第三部分为技术光学基础,共五章,包括半导体激 光器工作原理、光在介质波导中的传播、晶体光学、非线性光学及半导体光探测器原理。第四部 分为光子学在信息技术中的应用,共两章,重点介绍光子开关与光计算技术及光纤通信技术与 系统。 本书采用SI国际单位制。每章后附有适当习题,供练习选用。书后附录介绍一些有关基本 资料,列出一些基本参考书目。 本书试图对科学与工程技术人员提供适应目前科学水平的有关光子学最基础的理论与最 基本的知识。本书可作为大学高年级本科生或硕士研究生的专业基础课教材,也可作为科技工 程人员的参考书。使用本书作教材时应根据不同专业和不同前修课程学习情况,选择部分内容 讲授。有些内容可进行自学。书中打骨部分建议研究生选用。 本书着重介绍一些基本的物理概念,尽可能避免繁冗的数学推导,使读者能掌握最基本的 理论与方法,打下一个基础,以使今后能顺利阅读有关现代文献,从事有关新技术的研究。 本书由周文主编,执笔编写绪论,第一、二章,并统编全稿。陈秀峰编写第三、四、五、八、九、 十各章,杨冬晓编写第六、七、十一章。 本书由南京邮电大学杨祥林教授担任主审,他认真审阅了书稿,提出许多有价值的意见与 建议。专业教学指导委员会主任张克潜教授及全体委员对本书提出许多有益建议。浙江大学 教材研究科在本书出版工作中给予热情支持与帮助。在此,谨向他们表示诚挚的感谢。 由于编者水平有限,书中难免存在一些缺点和错误,殷切希望广大读者批评指正。 编者 1999 年4 月于浙江大学
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