光波导理论
本书的出版将有助于从事光通信、光纤传感、光器件研究的科技人员,提高理论水平,进一步实现理论创新。本书获得2018年度国家科学技术学术著作出版基金资助。

作者:吴重庆

丛书名:变革性光科学与技术丛书

定价:289元

印次:1-1

ISBN:9787302632443

出版日期:2023.06.01

印刷日期:2023.07.12

图书责编:鲁永芳

图书分类:学术专著

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随着光纤通信、光纤传感以及光无源器件和有源器件的飞速发展,作为它们共同的理论基础——光波导理论出现了一系列新的突破,将这些新理论、新原理加以系统化,充实到原有理论体系之中,是当前的一个紧迫问题。本书改变了以往光纤理论的单模光纤、多模光纤的程式,以光波导的结构演变为主线,强调理论自身的逻辑性,系统地研究了不同结构光波导的不同概念、特性及相互联系 ,特别加强了光波导的模式理论、传输特性、双折射现象和模式耦合知识。全书思路清晰,知识结构完整,注重讲述不同类波导的独特分析方法,密切结合光纤通信的**发展。

吴重庆教授,男, 博士生导师,北京交通大学光信息科学与技术研究所所长。从事导波光学、非线性光纤光学、光纤通信、光纤传感、光网络、全光信号处理等方面的科研与教学工作近40余年,主持国家863项目、国家自然基金项目,共发表论文420余篇。获国家发明专利授权23项。获部级科技进步三等奖1项(排名第1)。

前言 距第2版的发行,匆匆已过十余年。在这十年中,光纤通信、光纤传感以及激光技术都在飞速发展,光波导的一些新概念、新结构、新原理、新方法纷纷涌现,如自由空间的异形波传播、四元数偏振光学、周期结构光波导(俗称光子晶体和光子晶体光纤)、保椭圆光纤、光纤应力下的双折射、电光效应、磁光效应等双折射效应、少模光纤、各向异性光波导、表面等离子波、亚波长光纤以及硅基波导,等等。在光的使用波段上,也大为拓展,如太赫兹波、紫外光波等。光波导不仅作为一种传输介质,比如光纤通信用的光纤,而且作为一种感知环境变化的传感元件,如光纤传感器,更多的是作为光信号处理器件,如光调制器等。作为它们共同的理论基础——光波导理论必须顺应这种发展潮流,将这些新理论、新原理加以系统化,充实到原有理论体系之中。同时,对于理论发展过程中的模糊概念也有必要清理和规范化。 另一方面,在吸纳这些新成果的同时,更新后的光波导理论仍然需要坚守理论自身的逻辑性,强调以光波导的结构演变为主线,坚持对于不同结构光波导理论的系统性,坚持研究突出不同概念、特性及相互联系。作为一种基础理论,光波导理论不应该被应用场合、制造工艺所左右。比如,光波导理论并没有限定使用波长,只要满足麦克斯韦方程规定的约束条件,都是正确的,所以,从理论上说,并不区分可见光波导、红外波导、紫外波导以及太赫兹波导等; 再如,所谓少模光纤,亚波长光纤等,都仅仅是模式理论的一种特殊应用而已,尽管在实际的具体运用中,它们之间的区别还是很大的,然而在理论上却没有本质的不同。因此,它们都没有必要单独列出,只是在涉及这种应用状态时,增加了相关的...

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写在前面

绪论

第1章光波的一般理论

1.1光场

1.1.1光场的频域描述

1.1.2频域麦克斯韦方程与亥姆霍兹方程

1.1.3时域复振幅与复矢量的概念

1.1.4时域麦克斯韦方程与亥姆霍兹方程

1.2光波

1.2.1光波的概念——频域描述

1.2.2光波的概念——时域描述

1.2.3光波纵向分量与横向分量的关系

1.2.4光线的概念

第1章小结

第1章思考题

第2章正规光波导

2.1正规光波导的模式

2.1.1模式的概念

2.1.2模式场的纵向分量与横向分量的关系

2.1.3模式的分类

2.1.4正向模与反向模的关系

2.1.5模式的正交性

2.2传输常数的积分表达式

2.3偏振问题——四元数方法

2.3.1引言

2.3.2偏振态描述的一般方法

2.3.3偏振态描述的四元数方法

第2章小结

第2章思考题

第3章均匀光波导

3.1概述

3.2阶跃平面光波导

3.2.1模式场

3.2.2特征方程

3.2.3截止条件,单模传输及远离截止频率的情形

3.3多层平面光波导

3.3.1一般概念

3.3.2转移矩阵法

3.3.3多层对称平面光波导

3.4矩形光波导

3.4.1马卡梯里近似解法

3.4.2有效折射率法

3.4.3微扰法

3.5圆均匀光波导

3.5.1圆均匀光波导概述

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本书物理概念清晰,理论严谨,知识结构完整,数学工具与物理概念结合的方式易于教学与自学。

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