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光電子學理論與技術 版權信息
- ISBN：9787030668837
- 條形碼：9787030668837 ; 978-7-03-066883-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
光電子學理論與技術 內容簡介
本書系統地介紹了激光技術的基本原理和實現方法, 內容包括激光超短脈沖技術、激光模式選擇和穩頻技術、激光放大技術、光學晶體材料的應用、非線性光學技術、光通信無源器件技術、激光在波導介質中的傳輸技術, 并結合具體應用對光電技術的新進展進行了簡要描述, 使其更符合光電技術發展的要求。
光電子學理論與技術 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 光電子學的形成 3
1.1.1 基本概念 3
1.1.2 研究內容 4
1.1.3 研究對象和研究目的 4
1.1.4 基本原理 4
1.2 光電子學的發展趨勢 4
1.2.1 激光光束質量 5
1.2.2 脈沖寬度壓窄 8
1.2.3 光學晶體材料 10
1.2.4 光與物質相互作用 10
思考題與習題 15
第2章 激光調制技術的原理和方法 16
2.1 調制的概念和分類 16
2.2 調制的物理原理 17
2.2.1 振幅調制 17
2.2.2 相位調制 18
2.2.3 強度調制 19
2.2.4 脈沖調制和脈沖編碼調制 19
2.3 電光調制 21
2.3.1 物理基礎 21
2.3.2 電致折射率變化 22
2.3.3 非對稱中心晶體的線性電光系數 23
2.3.4 電光相位延遲及半波電壓 27
2.3.5 光偏振態的變化 28
2.3.6 電光強度調制 30
2.4 Q開關技術 35
2.4.1 問題提出 35
2.4.2 解決思路和原理 36
2.5 電光調 Q技術 43
2.5.1 脈沖反射式調 Q 43
2.5.2 脈沖透射式調 Q 44
2.5.3 電光調 Q技術的其他功能 46
2.5.4 研制電光調 Q激光器的要求 47
2.6 聲光調制 48
2.6.1 聲光調制的物理基礎 48
2.6.2 聲波分類 48
2.6.3 聲光互作用的類型 49
2.6.4 聲光衍射布拉格方程和狄克遜方程的量子解釋 53
2.7 聲光調Q技術 56
2.7.1 問題提出 56
2.7.2 解決思路和原理 56
2.8 聲光調Q器件 58
2.8.1 聲光調 Q器件的設計和結構 58
2.8.2 聲光腔倒空激光器 60
2.9 磁光調制 61
2.9.1 磁光效應 61
2.9.2 磁光體調制器 62
2.10 空間光調制 63
2.10.1 基本概念 63
2.10.2 空間光調制器的功能 64
2.10.3 典型的空間光調制器 65
2.11 半導體激光調制 69
2.11.1 原理 70
2.11.2 發光二極管的調制特性 71
2.11.3 半導體光源的模擬和數字調制 72
思考題與習題 73
第3章 激光超短脈沖產生的技術與測量 74
3.1 鎖模原理 74
3.1.1 自由運轉激光器的輸出特征 74
3.1.2 鎖；A理論 75
3.1.3 鎖模的方法 78
3.2 主動鎖模 78
3.2.1 振幅調制鎖模 79
3.2.2 相位調制鎖模 81
3.2.3 主動鎖模激光器結構設計和原理 82
3.2.4 主動鎖模脈寬和穩定性 83
3.3 被動鎖模 83
3.3.1 染料激光器的被動鎖模 84
3.3.2 固體激光器的被動鎖模 84
3.3.3 SESAM被動鎖模激光器 86
3.4 自鎖模 86
3.4.1 自鎖模原理 86
3.4.2 超短脈沖壓窄技術 88
3.4.3 摻鈦藍寶石自鎖模激光器 90
3.5 超短脈沖測量 91
3.5.1 單一脈沖的選取 91
3.5.2 超短脈沖的測量技術 92
3.6 新型的鎖模激光器 93
3.6.1 半導體鎖模激光器 93
3.6.2 摻鉺光纖鎖模激光器 94
3.6.3 SESAM皮秒鎖模激光器 94
思考題與習題 94
第4章 激光放大技術 96
4.1 概念和問題提出 96
4.2 脈沖激光放大器的理論 97
4.2.1 速率方程及其解 97
4.2.2 高斯型脈沖放大 100
4.2.3 矩形脈沖放大 101
4.2.4 洛倫茲型脈沖放大 104
4.2.5 指數型脈沖放大 105
4.2.6 再生式放大技術 105
4.3 長脈沖激光放大器的理論 105
4.3.1 穩態速率方程及其解 105
4.3.2 譜線輪廓對增益系數的影響 106
4.3.3 激光放大器的設計要求 109
4.4 光纖放大器 109
4.4.1 光纖放大器的種類 109
4.4.2 光纖放大器的研究 109
思考題與習題 111
第5章 激光光束質量的完善 112
5.1 模式選擇 112
5.2 橫模選擇 113
5.2.1 單橫模運轉條件 113
5.2.2 開腔損耗描述 114
5.2.3 光子在腔內的平均壽命 115
5.2.4 無源諧振腔的 Q值 116
5.2.5 損耗舉例 117
5.3 縱模選擇 119
5.3.1 縱模選擇的思路和條件 119
5.3.2 縱模選擇的方法 120
5.4 模式測量方法 125
5.4.1 直接觀測法 126
5.4.2 光點掃描法 126
5.4.3 掃描干涉儀法 127
5.4.4 F-P照相法 129
5.5 激光器主動穩頻的技術 130
5.6 蘭姆凹陷穩頻技術 131
5.7 塞曼效應 134
5.7.1 塞曼效應的基本概念 134
5.7.2 塞曼效應雙頻穩頻激光器 135
5.7.3 塞曼效應吸收穩頻 138
5.8 飽和吸收穩頻 139
5.9 其他穩頻激光器 142
5.9.1 脈沖激光器的穩頻 142
5.9.2 半導體激光器的穩頻 142
5.10 頻率穩定性和復現性的測量 144
5.10.1 拍頻的原理 145
5.10.2 拍頻技術測量的頻率穩定性和復現性 146
思考題與習題 148
第6章 晶體學基礎 149
6.1 基本概念 149
6.1.1 晶體材料分類 149
6.1.2 晶體結構及性質 149
6.1.3 晶系與點陣理論 151
6.2 晶體的對稱性 154
6.2.1 對稱性分類 154
6.2.2 對稱性的物理解釋 154
6.2.3 對稱要素與點群 157
6.2.4 晶體中晶棱、晶面方向的特征 161
6.2.5 坐標軸的選擇 161
6.2.6 點坐標、方向符號和晶面指數 162
6.3 晶體性質的數學描述 165
6.3.1 張量的基本概念 165
6.3.2 二階張量 165
6.3.3 高階張量 168
6.3.4 張量總結 171
6.4 張量分量的坐標變換 172
6.4.1 坐標軸的變換 172
6.4.2 二階張量分量的坐標變換 173
6.4.3 三階張量分量的坐標變換 176
6.5 晶體宏觀對稱性操作的坐標變換 178
6.5.1 引入 178
6.5.2 晶體宏觀對稱性操作的等效坐標變換 178
6.6 非線性光學晶體 180
思考題與習題 182
第7章 激光傳輸技術 183
7.1 光線傳播的基本概念 183
7.1.1 光線的傳播 183
7.1.2 光線通過均勻介質和薄透鏡系統 183
7.1.3 透鏡波導 186
7.1.4 球面波的傳播 189
7.1.5 高斯球面波的傳播 192
7.2 平板波導 193
7.2.1 基本概念 193
7.2.2 光線在平板波導中的傳播 193
7.3 平板波導的電磁理論基礎 201
7.3.1 Maxwell方程組的一般形式 201
7.3.2 平板波導中的 Maxwell方程組 202
7.3.3 TE模場方程的解 203
7.3.4 TE模的模及截止條件 206
7.3.5 導波模的性質 208
7.4 激光在光纖中的傳輸特性 209
7.4.1 光纖簡介 209
7.4.2 光纖色散 210
思考題與習題 212
第8章 光通信無源器件 213
8.1 光纖連接器 213
8.1.1 基本結構 213
8.1.2 組成部分 214
8.1.3 光纖連接器的類型 214
8.1.4 主要性能指標 215
8.2 光衰減器 216
8.3 光纖耦合器 217
8.4 波分復用器 218
8.5 光隔離器 220
8.5.1 光隔離器的類型 220
8.5.2 主要性能指標 222
8.6 光開關 222
思考題與習題 223
參考文獻 224
第1章 緒論 1
1.1 光電子學的形成 3
1.1.1 基本概念 3
1.1.2 研究內容 4
1.1.3 研究對象和研究目的 4
1.1.4 基本原理 4
1.2 光電子學的發展趨勢 4
1.2.1 激光光束質量 5
1.2.2 脈沖寬度壓窄 8
1.2.3 光學晶體材料 10
1.2.4 光與物質相互作用 10
思考題與習題 15
第2章 激光調制技術的原理和方法 16
2.1 調制的概念和分類 16
2.2 調制的物理原理 17
2.2.1 振幅調制 17
2.2.2 相位調制 18
2.2.3 強度調制 19
2.2.4 脈沖調制和脈沖編碼調制 19
2.3 電光調制 21
2.3.1 物理基礎 21
2.3.2 電致折射率變化 22
2.3.3 非對稱中心晶體的線性電光系數 23
2.3.4 電光相位延遲及半波電壓 27
2.3.5 光偏振態的變化 28
2.3.6 電光強度調制 30
2.4 Q開關技術 35
2.4.1 問題提出 35
2.4.2 解決思路和原理 36
2.5 電光調 Q技術 43
2.5.1 脈沖反射式調 Q 43
2.5.2 脈沖透射式調 Q 44
2.5.3 電光調 Q技術的其他功能 46
2.5.4 研制電光調 Q激光器的要求 47
2.6 聲光調制 48
2.6.1 聲光調制的物理基礎 48
2.6.2 聲波分類 48
2.6.3 聲光互作用的類型 49
2.6.4 聲光衍射布拉格方程和狄克遜方程的量子解釋 53
2.7 聲光調Q技術 56
2.7.1 問題提出 56
2.7.2 解決思路和原理 56
2.8 聲光調Q器件 58
2.8.1 聲光調 Q器件的設計和結構 58
2.8.2 聲光腔倒空激光器 60
2.9 磁光調制 61
2.9.1 磁光效應 61
2.9.2 磁光體調制器 62
2.10 空間光調制 63
2.10.1 基本概念 63
2.10.2 空間光調制器的功能 64
2.10.3 典型的空間光調制器 65
2.11 半導體激光調制 69
2.11.1 原理 70
2.11.2 發光二極管的調制特性 71
2.11.3 半導體光源的模擬和數字調制 72
思考題與習題 73
第3章 激光超短脈沖產生的技術與測量 74
3.1 鎖模原理 74
3.1.1 自由運轉激光器的輸出特征 74
3.1.2 鎖；A理論 75
3.1.3 鎖模的方法 78
3.2 主動鎖模 78
3.2.1 振幅調制鎖模 79
3.2.2 相位調制鎖模 81
3.2.3 主動鎖模激光器結構設計和原理 82
3.2.4 主動鎖模脈寬和穩定性 83
3.3 被動鎖模 83
3.3.1 染料激光器的被動鎖模 84
3.3.2 固體激光器的被動鎖模 84
3.3.3 SESAM被動鎖模激光器 86
3.4 自鎖模 86
3.4.1 自鎖模原理 86
3.4.2 超短脈沖壓窄技術 88
3.4.3 摻鈦藍寶石自鎖模激光器 90
3.5 超短脈沖測量 91
3.5.1 單一脈沖的選取 91
3.5.2 超短脈沖的測量技術 92
3.6 新型的鎖模激光器 93
3.6.1 半導體鎖模激光器 93
3.6.2 摻鉺光纖鎖模激光器 94
3.6.3 SESAM皮秒鎖模激光器 94
思考題與習題 94
第4章 激光放大技術 96
4.1 概念和問題提出 96
4.2 脈沖激光放大器的理論 97
4.2.1 速率方程及其解 97
4.2.2 高斯型脈沖放大 100
4.2.3 矩形脈沖放大 101
4.2.4 洛倫茲型脈沖放大 104
4.2.5 指數型脈沖放大 105
4.2.6 再生式放大技術 105
4.3 長脈沖激光放大器的理論 105
4.3.1 穩態速率方程及其解 105
4.3.2 譜線輪廓對增益系數的影響 106
4.3.3 激光放大器的設計要求 109
4.4 光纖放大器 109
4.4.1 光纖放大器的種類 109
4.4.2 光纖放大器的研究 109
思考題與習題 111
第5章 激光光束質量的完善 112
5.1 模式選擇 112
5.2 橫模選擇 113
5.2.1 單橫模運轉條件 113
5.2.2 開腔損耗描述 114
5.2.3 光子在腔內的平均壽命 115
5.2.4 無源諧振腔的 Q值 116
5.2.5 損耗舉例 117
5.3 縱模選擇 119
5.3.1 縱模選擇的思路和條件 119
5.3.2 縱模選擇的方法 120
5.4 模式測量方法 125
5.4.1 直接觀測法 126
5.4.2 光點掃描法 126
5.4.3 掃描干涉儀法 127
5.4.4 F-P照相法 129
5.5 激光器主動穩頻的技術 130
5.6 蘭姆凹陷穩頻技術 131
5.7 塞曼效應 134
5.7.1 塞曼效應的基本概念 134
5.7.2 塞曼效應雙頻穩頻激光器 135
5.7.3 塞曼效應吸收穩頻 138
5.8 飽和吸收穩頻 139
5.9 其他穩頻激光器 142
5.9.1 脈沖激光器的穩頻 142
5.9.2 半導體激光器的穩頻 142
5.10 頻率穩定性和復現性的測量 144
5.10.1 拍頻的原理 145
5.10.2 拍頻技術測量的頻率穩定性和復現性 146
思考題與習題 148
第6章 晶體學基礎 149
6.1 基本概念 149
6.1.1 晶體材料分類 149
6.1.2 晶體結構及性質 149
6.1.3 晶系與點陣理論 151
6.2 晶體的對稱性 154
6.2.1 對稱性分類 154
6.2.2 對稱性的物理解釋 154
6.2.3 對稱要素與點群 157
6.2.4 晶體中晶棱、晶面方向的特征 161
6.2.5 坐標軸的選擇 161
6.2.6 點坐標、方向符號和晶面指數 162
6.3 晶體性質的數學描述 165
6.3.1 張量的基本概念 165
6.3.2 二階張量 165
6.3.3 高階張量 168
6.3.4 張量總結 171
6.4 張量分量的坐標變換 172
6.4.1 坐標軸的變換 172
6.4.2 二階張量分量的坐標變換 173
6.4.3 三階張量分量的坐標變換 176
6.5 晶體宏觀對稱性操作的坐標變換 178
6.5.1 引入 178
6.5.2 晶體宏觀對稱性操作的等效坐標變換 178
6.6 非線性光學晶體 180
思考題與習題 182
第7章 激光傳輸技術 183
7.1 光線傳播的基本概念 183
7.1.1 光線的傳播 183
7.1.2 光線通過均勻介質和薄透鏡系統 183
7.1.3 透鏡波導 186
7.1.4 球面波的傳播 189
7.1.5 高斯球面波的傳播 192
7.2 平板波導 193
7.2.1 基本概念 193
7.2.2 光線在平板波導中的傳播 193
7.3 平板波導的電磁理論基礎 201
7.3.1 Maxwell方程組的一般形式 201
7.3.2 平板波導中的 Maxwell方程組 202
7.3.3 TE模場方程的解 203
7.3.4 TE模的模及截止條件 206
7.3.5 導波模的性質 208
7.4 激光在光纖中的傳輸特性 209
7.4.1 光纖簡介 209
7.4.2 光纖色散 210
思考題與習題 212
第8章 光通信無源器件 213
8.1 光纖連接器 213
8.1.1 基本結構 213
8.1.2 組成部分 214
8.1.3 光纖連接器的類型 214
8.1.4 主要性能指標 215
8.2 光衰減器 216
8.3 光纖耦合器 217
8.4 波分復用器 218
8.5 光隔離器 220
8.5.1 光隔離器的類型 220
8.5.2 主要性能指標 222
8.6 光開關 222
思考題與習題 223
參考文獻 224
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