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第1章 电磁理论1

引言1

复函数体系1

电磁场能量和功率的考虑2

各向同性介质中波的传播5

晶体中波的传播——折射率椭球9

琼斯计算及其在双折射晶体光学系统中的应用13

电磁波的衍射23

习题25

参考文献29

第2章 光线和光束的传播30

引言30

透镜波导30

光线在反射镜面间的传播34

在类透镜介质中的光线35

平方律折射率介质中的波动方程37

均匀介质中的高斯光束38

在类透镜介质中的基模高斯光束——ABCD定律40

在透镜波导中的高斯光束43

在均匀介质中的高斯光束高阶模44

在平方律折射率变化的介质中的高斯光束的高阶模47

光波在二次型增益分布介质中的传播50

椭圆高斯光束51

傍轴A，B，C，D系统的衍射积分54

习题56

参考文献58

第3章 光束在光纤中的传输59

引言59

圆柱坐标系中的波动方程59

阶跃折射率圆波导61

线偏振模68

光纤中的光脉冲传输与脉冲展宽75

群速度色散的补偿82

空间衍射与时间色散的类比85

硅光纤中的损耗88

习题89

参考文献91

第4章 光学共振腔93

引言93

法布里-珀罗标准具95

用作光谱分析仪的法布里-珀罗标准具98

球面镜光学共振腔101

模的稳定性判据103

广义共振腔中的模式——自洽法105

光共振腔中的共振频率107

光学共振腔中的损耗109

光学共振腔——衍射理论方法111

模耦合117

习题119

参考文献120

第5章 辐射和原子系统的相互作用121

引言121

原子能级之间的自发跃迁——均匀增宽和非均匀增宽121

受激跃迁125

吸收和放大127

x′（v）的推导129

x（v）的物理意义132

均匀激光介质中的增益饱和133

非均匀激光介质中的增益饱和135

习题137

参考文献138

第6章 激光振荡理论及其在连续区和脉冲区的控制139

引言139

法布里-珀罗激光器139

振荡频率142

三能级和四能级激光器144

激光振荡器的功率146

激光振荡器的最佳输出耦合148

多模激光振荡器和锁模151

在均匀增宽激光系统中的锁模159

脉冲宽度的测量和啁啾脉冲的收缩164

巨脉冲（调Q）激光器171

多普勒增宽气体激光器中的烧孔效应和兰姆凹陷177

习题178

参考文献180

第7章 一些特殊的激光器系统182

引言182

抽运与激光器效率182

红宝石激光器183

掺钕钇铝石榴石（Nd3+：YAG）激光器187

掺钕玻璃激光器189

氦-氖（He-Ne）激光器191

二氧化碳激光器193

氩离子（Ar+）激光器195

激基分子激光器195

有机染料激光器197

气体激光器的高压操作201

掺铒-硅基激光器203

习题203

参考文献204

第8章 二次谐波产生与参变振荡206

引言206

非线性极化的物理起源206

非线性介质中波传播的公式213

光的二次谐波产生215

激光共振腔内的二次谐波产生223

二次谐波产生的光子模型226

参变放大227

参变放大的相位匹配232

参变振荡233

参变振荡的频率调谐236

光参变振荡器中的输出功率和抽运饱和237

频率上转换238

准相位匹配241

习题244

参考文献245

第9章 激光光束的电光调制248

引言248

电光效应248

电光相位延迟259

电光振幅调制261

光的相位调制263

横向电光调制器265

高频调制的考虑265

光束的电光偏转268

电光调制——耦合波分析270

相位调制273

习题278

参考文献280

第10章 光产生和光探测中的噪声281

引言281

噪声功率引起的限制281

噪声——基本定义和定理284

一列随机发生的事件的谱密度函数286

散粒噪声287

热噪声（约翰逊噪声）289

激光振荡器中的自发辐射噪声293

激光线宽的相矢量推导296

相干与干涉302

二进制脉码调制系统中的误码率307

习题309

参考文献310

第11章 光辐射的探测312

引言312

光激励跃迁速率312

光电倍增管313

光电倍增管中的噪声机制315

光电倍增管的外差探测318

光电导探测器320

p-n结326

半导体光电二极管329

雪崩光电二极管337

激光器的功率涨落噪声339

红外成像和本底受限探测343

光纤线路中的光放大348

习题355

参考文献357

第12章 光和声的相互作用359

引言359

声波对光的散射359

声波对光产生的布拉格衍射的粒子图像361

声波对光产生的布拉格衍射的分析362

声光偏转368

习题369

参考文献370

第13章 光学电介质波导——周期性波导中的模传播和模耦合372

引言372

波导模——一般性的讨论372

非对称平板波导中的TE模和TM模378

耦合模的微扰理论380

周期性波导382

耦合模的解386

用作光滤波器与反射器的周期性波导——周期性光纤388

电介质波导中的电光调制和模式耦合390

定向耦合395

耦合波导系统的本征模（超模）398

激光器阵列402

习题408

参考文献409

第14章 全息术和光学数据存储411

引言411

全息术的数学基础411

体积全息图的耦合波分析414

习题422

参考文献423

第15章 半导体激光器——理论及应用424

引言424

半导体物理基础知识424

半导体（激光器）介质内的增益和吸收429

GaAs／Ga1-xAlxAs激光器433

一些实际的激光器结构438

半导体激光器的直流调制442

电流调制半导体激光器中的增益抑制和频率啁啾446

集成光电子学453

习题456

参考文献457

第16章 先进半导体激光器——量子阱激光器、分布反馈激光器和垂直腔表面发射激光器460

引言460

量子阱内的载流子（高级选题）460

量子阱激光器的增益464

分布反馈激光器469

垂直腔表面发射半导体激光器479

习题485

参考文献485

第17章 相位共轭光学的理论与应用487

背景知识介绍487

畸变校正定理487

相位共轭波的产生488

相位共轭光学的耦合模公式490

一些相位共轭的实验495

具有相位共轭反射镜的光学共振腔495

相位共轭光共振腔的ABCD定律497

激光共振腔内的动态畸变校正499

相位共轭光学的全息模拟501

畸变介质的成像502

应用四波混频的图像处理504

光纤色散补偿507

习题507

参考文献507

第18章 光折变介质中的双光束耦合和相位共轭510

引言510

固定光栅中的双光束耦合510

光折变效应——双光束耦合512

光折变自抽运相位共轭522

光折变振荡器的应用523

习题527

参考文献528

第19章 光孤子530

引言530

孤子的数学描绘530

习题535

参考文献536

第20章 量子光学、量子噪声和压缩态的经典处理538

引言538

量子不确定度趋于经典形式538

光场的压缩态544

参考文献551

附录A克拉默斯-克勒尼希（Kramers-Kronig）关系552

附录B立方43m晶体中的电光效应554

附录C行波激光放大器中的噪声557

附录D利用薄透镜实现相干电磁场的变换560

索引562