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光电子学理论与技术 版权信息
- ISBN：9787030668837
- 条形码：9787030668837 ; 978-7-03-066883-7
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
光电子学理论与技术 内容简介
本书系统地介绍了激光技术的基本原理和实现方法, 内容包括激光超短脉冲技术、激光模式选择和稳频技术、激光放大技术、光学晶体材料的应用、非线性光学技术、光通信无源器件技术、激光在波导介质中的传输技术, 并结合具体应用对光电技术的新进展进行了简要描述, 使其更符合光电技术发展的要求。
光电子学理论与技术 目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 光电子学的形成 3
1.1.1 基本概念 3
1.1.2 研究内容 4
1.1.3 研究对象和研究目的 4
1.1.4 基本原理 4
1.2 光电子学的发展趋势 4
1.2.1 激光光束质量 5
1.2.2 脉冲宽度压窄 8
1.2.3 光学晶体材料 10
1.2.4 光与物质相互作用 10
思考题与习题 15
第2章 激光调制技术的原理和方法 16
2.1 调制的概念和分类 16
2.2 调制的物理原理 17
2.2.1 振幅调制 17
2.2.2 相位调制 18
2.2.3 强度调制 19
2.2.4 脉冲调制和脉冲编码调制 19
2.3 电光调制 21
2.3.1 物理基础 21
2.3.2 电致折射率变化 22
2.3.3 非对称中心晶体的线性电光系数 23
2.3.4 电光相位延迟及半波电压 27
2.3.5 光偏振态的变化 28
2.3.6 电光强度调制 30
2.4 Q开关技术 35
2.4.1 问题提出 35
2.4.2 解决思路和原理 36
2.5 电光调 Q技术 43
2.5.1 脉冲反射式调 Q 43
2.5.2 脉冲透射式调 Q 44
2.5.3 电光调 Q技术的其他功能 46
2.5.4 研制电光调 Q激光器的要求 47
2.6 声光调制 48
2.6.1 声光调制的物理基础 48
2.6.2 声波分类 48
2.6.3 声光互作用的类型 49
2.6.4 声光衍射布拉格方程和狄克逊方程的量子解释 53
2.7 声光调Q技术 56
2.7.1 问题提出 56
2.7.2 解决思路和原理 56
2.8 声光调Q器件 58
2.8.1 声光调 Q器件的设计和结构 58
2.8.2 声光腔倒空激光器 60
2.9 磁光调制 61
2.9.1 磁光效应 61
2.9.2 磁光体调制器 62
2.10 空间光调制 63
2.10.1 基本概念 63
2.10.2 空间光调制器的功能 64
2.10.3 典型的空间光调制器 65
2.11 半导体激光调制 69
2.11.1 原理 70
2.11.2 发光二极管的调制特性 71
2.11.3 半导体光源的模拟和数字调制 72
思考题与习题 73
第3章 激光超短脉冲产生的技术与测量 74
3.1 锁模原理 74
3.1.1 自由运转激光器的输出特征 74
3.1.2 锁模基础理论 75
3.1.3 锁模的方法 78
3.2 主动锁模 78
3.2.1 振幅调制锁模 79
3.2.2 相位调制锁模 81
3.2.3 主动锁模激光器结构设计和原理 82
3.2.4 主动锁模脉宽和稳定性 83
3.3 被动锁模 83
3.3.1 染料激光器的被动锁模 84
3.3.2 固体激光器的被动锁模 84
3.3.3 SESAM被动锁模激光器 86
3.4 自锁模 86
3.4.1 自锁模原理 86
3.4.2 超短脉冲压窄技术 88
3.4.3 掺钛蓝宝石自锁模激光器 90
3.5 超短脉冲测量 91
3.5.1 单一脉冲的选取 91
3.5.2 超短脉冲的测量技术 92
3.6 新型的锁模激光器 93
3.6.1 半导体锁模激光器 93
3.6.2 掺铒光纤锁模激光器 94
3.6.3 SESAM皮秒锁模激光器 94
思考题与习题 94
第4章 激光放大技术 96
4.1 概念和问题提出 96
4.2 脉冲激光放大器的理论 97
4.2.1 速率方程及其解 97
4.2.2 高斯型脉冲放大 100
4.2.3 矩形脉冲放大 101
4.2.4 洛伦兹型脉冲放大 104
4.2.5 指数型脉冲放大 105
4.2.6 再生式放大技术 105
4.3 长脉冲激光放大器的理论 105
4.3.1 稳态速率方程及其解 105
4.3.2 谱线轮廓对增益系数的影响 106
4.3.3 激光放大器的设计要求 109
4.4 光纤放大器 109
4.4.1 光纤放大器的种类 109
4.4.2 光纤放大器的研究 109
思考题与习题 111
第5章 激光光束质量的完善 112
5.1 模式选择 112
5.2 横模选择 113
5.2.1 单横模运转条件 113
5.2.2 开腔损耗描述 114
5.2.3 光子在腔内的平均寿命 115
5.2.4 无源谐振腔的 Q值 116
5.2.5 损耗举例 117
5.3 纵模选择 119
5.3.1 纵模选择的思路和条件 119
5.3.2 纵模选择的方法 120
5.4 模式测量方法 125
5.4.1 直接观测法 126
5.4.2 光点扫描法 126
5.4.3 扫描干涉仪法 127
5.4.4 F-P照相法 129
5.5 激光器主动稳频的技术 130
5.6 兰姆凹陷稳频技术 131
5.7 塞曼效应 134
5.7.1 塞曼效应的基本概念 134
5.7.2 塞曼效应双频稳频激光器 135
5.7.3 塞曼效应吸收稳频 138
5.8 饱和吸收稳频 139
5.9 其他稳频激光器 142
5.9.1 脉冲激光器的稳频 142
5.9.2 半导体激光器的稳频 142
5.10 频率稳定性和复现性的测量 144
5.10.1 拍频的原理 145
5.10.2 拍频技术测量的频率稳定性和复现性 146
思考题与习题 148
第6章 晶体学基础 149
6.1 基本概念 149
6.1.1 晶体材料分类 149
6.1.2 晶体结构及性质 149
6.1.3 晶系与点阵理论 151
6.2 晶体的对称性 154
6.2.1 对称性分类 154
6.2.2 对称性的物理解释 154
6.2.3 对称要素与点群 157
6.2.4 晶体中晶棱、晶面方向的特征 161
6.2.5 坐标轴的选择 161
6.2.6 点坐标、方向符号和晶面指数 162
6.3 晶体性质的数学描述 165
6.3.1 张量的基本概念 165
6.3.2 二阶张量 165
6.3.3 高阶张量 168
6.3.4 张量总结 171
6.4 张量分量的坐标变换 172
6.4.1 坐标轴的变换 172
6.4.2 二阶张量分量的坐标变换 173
6.4.3 三阶张量分量的坐标变换 176
6.5 晶体宏观对称性操作的坐标变换 178
6.5.1 引入 178
6.5.2 晶体宏观对称性操作的等效坐标变换 178
6.6 非线性光学晶体 180
思考题与习题 182
第7章 激光传输技术 183
7.1 光线传播的基本概念 183
7.1.1 光线的传播 183
7.1.2 光线通过均匀介质和薄透镜系统 183
7.1.3 透镜波导 186
7.1.4 球面波的传播 189
7.1.5 高斯球面波的传播 192
7.2 平板波导 193
7.2.1 基本概念 193
7.2.2 光线在平板波导中的传播 193
7.3 平板波导的电磁理论基础 201
7.3.1 Maxwell方程组的一般形式 201
7.3.2 平板波导中的 Maxwell方程组 202
7.3.3 TE模场方程的解 203
7.3.4 TE模的模及截止条件 206
7.3.5 导波模的性质 208
7.4 激光在光纤中的传输特性 209
7.4.1 光纤简介 209
7.4.2 光纤色散 210
思考题与习题 212
第8章 光通信无源器件 213
8.1 光纤连接器 213
8.1.1 基本结构 213
8.1.2 组成部分 214
8.1.3 光纤连接器的类型 214
8.1.4 主要性能指标 215
8.2 光衰减器 216
8.3 光纤耦合器 217
8.4 波分复用器 218
8.5 光隔离器 220
8.5.1 光隔离器的类型 220
8.5.2 主要性能指标 222
8.6 光开关 222
思考题与习题 223
参考文献 224
第1章 绪论 1
1.1 光电子学的形成 3
1.1.1 基本概念 3
1.1.2 研究内容 4
1.1.3 研究对象和研究目的 4
1.1.4 基本原理 4
1.2 光电子学的发展趋势 4
1.2.1 激光光束质量 5
1.2.2 脉冲宽度压窄 8
1.2.3 光学晶体材料 10
1.2.4 光与物质相互作用 10
思考题与习题 15
第2章 激光调制技术的原理和方法 16
2.1 调制的概念和分类 16
2.2 调制的物理原理 17
2.2.1 振幅调制 17
2.2.2 相位调制 18
2.2.3 强度调制 19
2.2.4 脉冲调制和脉冲编码调制 19
2.3 电光调制 21
2.3.1 物理基础 21
2.3.2 电致折射率变化 22
2.3.3 非对称中心晶体的线性电光系数 23
2.3.4 电光相位延迟及半波电压 27
2.3.5 光偏振态的变化 28
2.3.6 电光强度调制 30
2.4 Q开关技术 35
2.4.1 问题提出 35
2.4.2 解决思路和原理 36
2.5 电光调 Q技术 43
2.5.1 脉冲反射式调 Q 43
2.5.2 脉冲透射式调 Q 44
2.5.3 电光调 Q技术的其他功能 46
2.5.4 研制电光调 Q激光器的要求 47
2.6 声光调制 48
2.6.1 声光调制的物理基础 48
2.6.2 声波分类 48
2.6.3 声光互作用的类型 49
2.6.4 声光衍射布拉格方程和狄克逊方程的量子解释 53
2.7 声光调Q技术 56
2.7.1 问题提出 56
2.7.2 解决思路和原理 56
2.8 声光调Q器件 58
2.8.1 声光调 Q器件的设计和结构 58
2.8.2 声光腔倒空激光器 60
2.9 磁光调制 61
2.9.1 磁光效应 61
2.9.2 磁光体调制器 62
2.10 空间光调制 63
2.10.1 基本概念 63
2.10.2 空间光调制器的功能 64
2.10.3 典型的空间光调制器 65
2.11 半导体激光调制 69
2.11.1 原理 70
2.11.2 发光二极管的调制特性 71
2.11.3 半导体光源的模拟和数字调制 72
思考题与习题 73
第3章 激光超短脉冲产生的技术与测量 74
3.1 锁模原理 74
3.1.1 自由运转激光器的输出特征 74
3.1.2 锁模基础理论 75
3.1.3 锁模的方法 78
3.2 主动锁模 78
3.2.1 振幅调制锁模 79
3.2.2 相位调制锁模 81
3.2.3 主动锁模激光器结构设计和原理 82
3.2.4 主动锁模脉宽和稳定性 83
3.3 被动锁模 83
3.3.1 染料激光器的被动锁模 84
3.3.2 固体激光器的被动锁模 84
3.3.3 SESAM被动锁模激光器 86
3.4 自锁模 86
3.4.1 自锁模原理 86
3.4.2 超短脉冲压窄技术 88
3.4.3 掺钛蓝宝石自锁模激光器 90
3.5 超短脉冲测量 91
3.5.1 单一脉冲的选取 91
3.5.2 超短脉冲的测量技术 92
3.6 新型的锁模激光器 93
3.6.1 半导体锁模激光器 93
3.6.2 掺铒光纤锁模激光器 94
3.6.3 SESAM皮秒锁模激光器 94
思考题与习题 94
第4章 激光放大技术 96
4.1 概念和问题提出 96
4.2 脉冲激光放大器的理论 97
4.2.1 速率方程及其解 97
4.2.2 高斯型脉冲放大 100
4.2.3 矩形脉冲放大 101
4.2.4 洛伦兹型脉冲放大 104
4.2.5 指数型脉冲放大 105
4.2.6 再生式放大技术 105
4.3 长脉冲激光放大器的理论 105
4.3.1 稳态速率方程及其解 105
4.3.2 谱线轮廓对增益系数的影响 106
4.3.3 激光放大器的设计要求 109
4.4 光纤放大器 109
4.4.1 光纤放大器的种类 109
4.4.2 光纤放大器的研究 109
思考题与习题 111
第5章 激光光束质量的完善 112
5.1 模式选择 112
5.2 横模选择 113
5.2.1 单横模运转条件 113
5.2.2 开腔损耗描述 114
5.2.3 光子在腔内的平均寿命 115
5.2.4 无源谐振腔的 Q值 116
5.2.5 损耗举例 117
5.3 纵模选择 119
5.3.1 纵模选择的思路和条件 119
5.3.2 纵模选择的方法 120
5.4 模式测量方法 125
5.4.1 直接观测法 126
5.4.2 光点扫描法 126
5.4.3 扫描干涉仪法 127
5.4.4 F-P照相法 129
5.5 激光器主动稳频的技术 130
5.6 兰姆凹陷稳频技术 131
5.7 塞曼效应 134
5.7.1 塞曼效应的基本概念 134
5.7.2 塞曼效应双频稳频激光器 135
5.7.3 塞曼效应吸收稳频 138
5.8 饱和吸收稳频 139
5.9 其他稳频激光器 142
5.9.1 脉冲激光器的稳频 142
5.9.2 半导体激光器的稳频 142
5.10 频率稳定性和复现性的测量 144
5.10.1 拍频的原理 145
5.10.2 拍频技术测量的频率稳定性和复现性 146
思考题与习题 148
第6章 晶体学基础 149
6.1 基本概念 149
6.1.1 晶体材料分类 149
6.1.2 晶体结构及性质 149
6.1.3 晶系与点阵理论 151
6.2 晶体的对称性 154
6.2.1 对称性分类 154
6.2.2 对称性的物理解释 154
6.2.3 对称要素与点群 157
6.2.4 晶体中晶棱、晶面方向的特征 161
6.2.5 坐标轴的选择 161
6.2.6 点坐标、方向符号和晶面指数 162
6.3 晶体性质的数学描述 165
6.3.1 张量的基本概念 165
6.3.2 二阶张量 165
6.3.3 高阶张量 168
6.3.4 张量总结 171
6.4 张量分量的坐标变换 172
6.4.1 坐标轴的变换 172
6.4.2 二阶张量分量的坐标变换 173
6.4.3 三阶张量分量的坐标变换 176
6.5 晶体宏观对称性操作的坐标变换 178
6.5.1 引入 178
6.5.2 晶体宏观对称性操作的等效坐标变换 178
6.6 非线性光学晶体 180
思考题与习题 182
第7章 激光传输技术 183
7.1 光线传播的基本概念 183
7.1.1 光线的传播 183
7.1.2 光线通过均匀介质和薄透镜系统 183
7.1.3 透镜波导 186
7.1.4 球面波的传播 189
7.1.5 高斯球面波的传播 192
7.2 平板波导 193
7.2.1 基本概念 193
7.2.2 光线在平板波导中的传播 193
7.3 平板波导的电磁理论基础 201
7.3.1 Maxwell方程组的一般形式 201
7.3.2 平板波导中的 Maxwell方程组 202
7.3.3 TE模场方程的解 203
7.3.4 TE模的模及截止条件 206
7.3.5 导波模的性质 208
7.4 激光在光纤中的传输特性 209
7.4.1 光纤简介 209
7.4.2 光纤色散 210
思考题与习题 212
第8章 光通信无源器件 213
8.1 光纤连接器 213
8.1.1 基本结构 213
8.1.2 组成部分 214
8.1.3 光纤连接器的类型 214
8.1.4 主要性能指标 215
8.2 光衰减器 216
8.3 光纤耦合器 217
8.4 波分复用器 218
8.5 光隔离器 220
8.5.1 光隔离器的类型 220
8.5.2 主要性能指标 222
8.6 光开关 222
思考题与习题 223
参考文献 224
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