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中图法分类:无线电电子学、电讯技术
图书名称:光波导原理与器件
出版日期:2012-01-01
作者:宋贵才、全薇、蔡红星、雷建国等
Isbn:9787302273523
定价:25.00
开本:16
页数:14.75
字数:366
装帧:平装
丛书名:高等院校光信息科学与技术专业系列教材
  • 简介
  • 本书在介绍导波光学产生和发展概况之后,从光的电磁理论出发,系统、深入地论述了光在光波导中传播时发生的基本现象和遵循的基本规律,同时阐述了光波导器件的原理、结构、制作技术和工艺。全书内容共分7章:光波导原理与器件概述,光波导的理论基础,光波导元器件和传感器,光波导的制备技术,光波导耦合理论与耦合器,光调制和光波导调制器,光纤和光纤技术。
      本着厚基础,重应用,使读者学以致用的理念,本书在重点讲述基本原理、基本概念和基本知识的基础上,全面、系统地讲述了光波导原理以及光波导器件的结构、功能、制作方法和相关应用。
      本书可作为高等院校光信息科学与技术专业、应用物理学专业、电子科学与技术专业、光电子技术科学专业以及光学工程专业本科生的专业基础教材,也可供从事光学及相关领域学习和研究的师生和科技人员参考。
  • 前言
  • 本书重点讲解光波导的原理,光波导器件的结构和功能,光波导制备工艺和技术,光波导耦合器,光波导调制器及应用。
      本书的教学时数为48学时。全书共分7章:第1章,全面介绍导波光学的产生和发展过程,导波光学系统构成以及导波光学所带动的相关技术的发展。第2章,从光的电磁理论出发,着重讨论光在光波导中的传输规律,以及光在突变光波导、渐变光波导、圆柱形光波导、条形光波导中传播时的基本解。第3章,重点讲述光路变换器、功率分配器、偏振器、波长分波器以及透镜等光波导型元器件的结构和工作原理。第4章,在介绍光波导材料和衬底材料的基础上,重点讲述有源材料和无源材料光波导的制作技术;光路几何图形的微细加工技术和光波导电极的制作方法。第5章,在讲述光波导耦合基本理论的基础上,重点讲述了棱镜耦合器、光栅耦合器和楔形耦合器。第6章,在讲述光调制的理论基础之后,重点讲述了光波导电光调制器和光波导声光调制器。第7章,在简述光纤的种类和结构之后,重点讲述了光纤的制作技术,光纤的光线理论分析,光纤的损耗、色散,以及光纤通信技术和光纤传感器技术。
      本书前后连贯,逻辑性强,便于学习和记忆。书中图表丰富,推演过程详细,便于理解和掌握。书中各节都有要点总结,便于对重点知识的把握。书中各章后面都有小结,附有与讲述内容联系紧密并且实用性强的习题,便于学以致用。
      本书可作为高等院校光信息科学与技术专业、应用物理学专业、电子科学与技术专业、光电子技术科学专业以及光学工程专业本科生的专业基础教材,也可供从事光学及相关领域学习和研究的师生和科技人员参考。
      本书由宋贵才、全薇编写第1~4章,蔡红星、雷建国、朱万彬共同编写第5~7章。宋贵才统编全稿,研究生贾眛超、李国伟、杨飞宇、曹世豪、张琦、倪维元和史文宗对本书的习题进行了编写和解答。高飞老师对本书进行了排版、编辑和校对。
      本书由孔梅教授审阅,并提出了中肯的意见和建议,使本书结构更加合理,内容更加丰富,在此对孔梅教授表示衷心的感谢。
      本书在编写过程中得到了张先徽和王雪萍老师的热情帮助,同时也得到了金光勇和马文联两位院长的大力支持。本书的写作参阅了一些编著者的著作,在此一并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,殷切期望广大读者批评指正。

      编者
  • 目录
  • 第0章绪论


    第1章光波导原理与器件概述

    1.1导波光学的发展

    1.1.1导波光学基本概念

    1.1.2导波光学产生及发展过程

    1.2导波光学系统构成及优点

    1.2.1导波光学系统构成

    1.2.2导波光学系统优点

    1.3光波导器件的进展

    1.3.1光波导宽带光调制器

    1.3.2光波导开关

    1.3.3光波导频谱分析器

    1.3.4高密度信息读取器

    1.4光波导技术研究热点和发展趋势

    1.4.1光波导技术的研究热点

    1.4.2光波导技术的发展趋势

    小结

    习题


    第2章光波导的理论基础

    2.1光波导种类

    2.1.1按形状分

    2.1.2按折射率分布分

    2.2光波导的射线光学理论

    2.2.1平面(板)光波导简介

    2.2.2射线光学模型

    2.2.3光入射到介质界面处的基本定律

    2.2.4全反射时的相移

    2.2.5平面光波导的导模

    2.2.6模式本征方程的图解

    2.2.7应用实例

    2.3古斯汉欣线移和有效厚度原理

    2.3.1古斯汉欣线移

    2.3.2有效厚度

    2.4光波导的电磁理论

    2.4.1电磁过程的基本方程

    2.4.2平面光波导中的亥姆霍兹方程

    2.5折射率突变光波导的基本解

    2.5.1TE导模的场分布

    2.5.2模式本征方程

    2.6折射率渐变光波导的基本解

    2.6.1平方律折射率分布

    2.6.2指数律折射率分布

    2.7条形介质光波导的基本解

    2.7.1马卡提里近似

    2.7.2Exm,n模式分析

    2.7.3Eym,n模式分析

    2.7.4有效折射律法

    2.8圆柱形介质光波导的基本解

    2.8.1光纤导模的基本解

    2.8.2导引模的截止条件

    小结

    习题


    第3章光波导元器件和传感器

    3.1光路变换器

    3.1.1光波导棱镜

    3.1.2端面反射镜

    3.1.3弯曲光波导

    3.2功率分配器

    3.2.1单模光波导型功率分配器

    3.2.2多模光波导型功率分配器

    3.3光波导偏振器

    3.3.1金属包层

    3.3.2各向异性晶体

    3.4模分割器和模变换器

    3.4.1方向耦合器型模分割器

    3.4.2三层结构分支光波导

    3.4.3Y形分支光波导模分割器

    3.4.4模变换器

    3.5光波导型透镜

    3.5.1模折射率透镜

    3.5.2短程透镜

    3.5.3费涅耳透镜

    3.5.4微透镜阵列

    3.6光波导传感器

    3.6.1光波导温度传感器

    3.6.2光波导压力传感器

    3.6.3光波导微位移传感器

    3.6.4光波导振动传感器

    小结

    习题


    第4章光波导的制备技术

    4.1光波导制作概述

    4.1.1光波导导光薄膜材料

    4.1.2光波导制作难点

    4.1.3材料与制作技术

    4.1.4光波导的结构、制作方法和特性

    4.2光波导衬底材料及加工

    4.2.1光波导衬底材料

    4.2.2衬底材料的加工

    4.3无源材料光波导的制备技术

    4.3.1淀积技术

    4.3.2置换技术

    4.4有源材料光波导制备技术

    4.4.1外延生长技术

    4.4.2减少载流子浓度技术

    4.5光路几何图形的加工工艺

    4.5.1集成光路设计和加工工艺

    4.5.2光路几何图形设计和加工工艺

    4.6光刻技术

    4.6.1光致抗蚀剂

    4.6.2涂布抗蚀剂

    4.6.3曝光方式

    4.6.4显影和坚膜

    4.6.5脱膜和腐蚀

    4.7电子束扫描曝光法

    4.7.1电子束致抗蚀剂

    4.7.2电子束扫描曝光系统构成和特点

    4.8光波导加工技术

    4.8.1脱膜法

    4.8.2腐蚀法

    4.9条形光波导的制作方法

    4.9.1条形光波导的结构及制作方法

    4.9.2埋入型条形光波导的制作工艺流程

    4.9.3脊型条形光波导的制作工艺流程

    4.9.4加载型条形光波导的制作工艺流程

    4.10条形玻璃光波导的制作

    4.10.1埋入型条形玻璃光波导

    4.10.2脊型玻璃光波导

    4.10.3加载型玻璃光波导

    4.11条形LiNbO3光波导的制作

    4.11.1Ti扩散LiNbO3光波导

    4.11.2质子交换LiNbO3光波导

    4.11.3LiNbO3光波导电极的制作

    小结

    习题


    第5章光波导耦合理论与耦合器

    5.1光波导耦合的基本理论

    5.1.1模式耦合方程

    5.1.2光波导耦合的微扰理论

    5.2导模与辐射模的耦合

    5.2.1导模与辐射模耦合分析

    5.2.2输出耦合

    5.2.3输入耦合

    5.3棱镜耦合器

    5.3.1棱镜耦合器的工作原理

    5.3.2棱镜耦合实验

    5.4光栅耦合器

    5.4.1光栅耦合器的工作原理

    5.4.2光栅耦合形成导波的条件

    5.4.3光栅的制作方法

    5.5楔形光波导耦合器

    5.5.1楔形光波导耦合器的工作原理

    5.5.2楔形耦合模型

    5.6光波导耦合的其他方法

    5.6.1直接聚焦耦合

    5.6.2直接对接耦合

    小结

    习题


    第6章光调制和光波导调制器

    6.1光波导调制技术概述

    6.1.1几个基本概念

    6.1.2光调制的评价指标

    6.2调制光的光谱分析

    6.2.1调幅光频信号频谱

    6.2.2频率调制的频谱

    6.2.3相位调制的频谱

    6.2.4强度调制的频谱

    6.2.5脉冲调制的频谱

    6.3电光调制技术

    6.3.1几个基本概念

    6.3.2线性电光效应

    6.3.3电光相位调制

    6.3.4电光强度调制

    6.3.5电光高频调制

    6.3.6行波电光调制

    6.3.7电光偏转

    6.4声光调制技术

    6.4.1几个基本概念

    6.4.2拉曼奈斯衍射

    6.4.3布拉格衍射

    6.4.4声光调制器

    6.4.5声光偏转

    6.5光波导调制器

    6.5.1基本机理

    6.5.2电光波导调制器

    6.5.3声光波导调制器

    小结

    习题


    第7章光纤和光纤技术

    7.1光纤产生及应用

    7.1.1光纤初始阶段

    7.1.2光纤实用阶段

    7.2光纤的种类和结构

    7.2.1光纤的种类

    7.2.2光纤的结构

    7.3光纤的制作技术

    7.3.1光纤材料

    7.3.2光纤预制棒制备

    7.3.3光纤拉丝

    7.3.4光纤涂覆

    7.4折射率突变光纤的光线理论分析

    7.4.1光纤中的光线

    7.4.2光纤的数值孔径

    7.4.3子午光线的时延差

    7.5折射率渐变光纤的光线理论分析

    7.5.1平方律光纤(自聚焦光纤)

    7.5.2光线在光纤中的传播轨迹

    7.6光纤的损耗

    7.6.1吸收损耗

    7.6.2散射损耗

    7.7光纤的色散

    7.7.1光纤色散的种类

    7.7.2光波导色散

    7.7.3多模色散

    7.7.4材料色散

    7.8光纤传感技术

    7.8.1光纤传感器的基本原理

    7.8.2光纤传感器的优点

    7.8.3光纤传感器的种类

    7.9光纤通信技术

    7.9.1光通信技术的基本原理

    7.9.2光纤通信的特点

    小结

    习题


    附录A常用术语

    附录B习题参考答案

    参考文献
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